DE60113006T2

DE60113006T2 - Radialer Reifen

Info

Publication number: DE60113006T2
Application number: DE60113006T
Authority: DE
Inventors: Takao Morii; Sumito Nakagawa; Naohiko Obana
Original assignee: Bridgestone Corp
Current assignee: Bridgestone Corp
Priority date: 2000-05-12
Filing date: 2001-05-11
Publication date: 2006-03-16
Anticipated expiration: 2021-05-12
Also published as: EP1167082A3; US7438104B2; DE60113006D1; EP1167082A2; ES2245672T3; EP1167082B1; US20010054466A1

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Radialreifen, mittels dessen ohne eine Beeinträchtigung irgendeiner der Eigenschaften des Reifens eine leichtgewichtigere Struktur erzielt wird, und insbesondere einen Radialreifen, der für die Verwendung als Radialreifen für ein Passagierfahrzeug geeignet ist.
Beschreibung des Standes der Technik
In den letzten Jahren ist die Forderung, das Gewicht von Reifen zu vermindern, um die Brennstoffökonomie von Automobilen zu verbessern, immer deutlicher geworden. Viele Techniken sind als effektive Maßnahmen zum Vermindern des Gewichts eines Reifens offenbart worden, wobei die Aufmerksamkeit sich auf die Stahlkorden für die Gürtelverstärkung fokussiert, welche die Metalldrähte als Korden für die Gürtel verwendet, ohne dass diese verdreht sind. Beispielsweise offenbaren die japanischen offengelegten Patentanmeldungen JP-A Nr. 8-218283 und 11-91311 Techniken zum Ausbilden von Metalldrähten mit spiralförmigen oder wellenförmigen Gestalten. Die JP-A Nr. 4-19201 und 9-323503 schlagen Techniken vor, die sich auf die Verwendung von Korden mit einzelnen Drähten und deren Anordnung beziehen. Mit all diesen Techniken besteht aber die Befürchtung, dass bei einer rigorosen Verwendung ein Bruch der Metalldrähte oder eine Abtrennung in den Endbereichen des Gürtels auftreten könnte. Außerdem offenbart JP-A Nr. 11-291710 eine Gürtelschicht mit Strängen, in welchen Metalldrähte, die nicht verdreht sind, ausgerichtet sind. Diese Technik ist aber im wesentlichen die gleiche wie bei herkömmlichen Strukturen mit verdrehten Korden, und der Effekt einer Verminderung des Gewichts des Reifens kann hier nicht so sehr erwartet werden.
Der Anmelder der vorliegenden Anmeldung hat zuvor bereits Folgendes vorgeschlagen: eine Technik zum Unterdrücken des Wachstums und der Fortpflanzung von Sprüngen, die bei den Endbereichen des Gürtels erzeugt werden, durch diskretes Anordnen einer Vielzahl von Monofilamentbündeln (JP-A Nr. 4-95505), eine Technik zur Verbesserung der Standzeit des Gürtels durch Beabstanden von Bündeln aus einer Vielzahl von Monofilamenten, wobei in jedem der Bündel eine Anordnung erzeugt wird, in welcher die Monofilamente lokal geringfügig beabstandet sind (JP-A Nr. 4-95506); und eine optimale Einbettungsdichte von Monofilamentbündeln, die jeweils fünf bis sechs Filamente beinhalten (JP-A Nr. 10-292275). Wenn eine Struktur sich einem Zustand annähert, in welchem Metalldrähte in einer einzelnen Reihe entlang der Breite der Gürtelschicht ausgerichtet sind, d.h. wenn der Grad der Flachheit des Metalldrahtbündels hoch wird, nimmt aber die Steifigkeit des Gürtels ab, und der Gürtel zerbricht leicht, oder eine Abtrennung des Gürtelschicht findet statt, so dass die Standzeit des Reifens sich vermindert. Aufgrund einer solchen Verminderung der Steifigkeit des Gürtels steigt außerdem auch der Rollwiderstand beim Fahren mit hoher Geschwindigkeit an. Daher haben die oben beschriebenen herkömmlichen Techniken immer noch viele Probleme, die nicht gelöst worden sind.
Um die Notwendigkeit anzugehen, das Gewicht des Reifens zu vermindern, werden in dem Gürtel zur Verstärkung des Reifens unverdrehte Metalldrähte verwendet, und gleichzeitig sind Probleme mit Bezug auf die Reifenleistungsfähigkeit wie die vorgenannten Probleme eines Zerbrechens der Metalldrähte, eine Abtrennung bei der Gürtelschicht, einer Beeinträchtigung des Rollwiderstands und dergleichen noch zu lösen.
EP 0 414 892 offenbart ebenfalls einen Reifen gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und 2.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Ein Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, einen Radialreifen zu schaffen, in welchem Probleme des Standes der Technik wie die oben beschriebenen überwunden sind, welcher leichtgewichtiger ist und in welchem eine Beeinträchtigung der Leistungsfähigkeit oder der Eigenschaften des Reifens, welche Beeinträchtigung normalerweise mit einer Verminderung des Gewichts des Reifens einhergeht, gut unterdrückt werden kann oder solche Eigenschaften sogar verbessert werden können.
Die vorliegende Erfindung ist entwickelt worden, um die oben beschriebenen Probleme zu lösen, und sie wurde erzielt als Ergebnis von weitreichenden Studien mit Bezug auf die Struktur und die Materialien eines Gürtels für die Reifenverstärkung unter Verwendung von nicht verdrehten Metalldrähten sowie der Struktur einer effektiven Verstärkungsschicht.
Ein erster Aspekt der vorliegenden Erfindung schafft einen Radialreifen gemäß dem Anspruch 1.
Ein zweiter Aspekt der vorliegenden Erfindung schafft einen Radialreifen nach dem Anspruch 2.
In einem dritten Aspekt der Erfindung ist die Gürtelschicht aus zwei Gürtellagen gebildet.
In einem vierten Aspekt der Erfindung ist die Gürtelschicht so strukturiert, dass in allen Gürtellagen der Gürtelschicht zumindest ein Großteil der Metalldrähte in der Lage als Metalldrahtbündel vorhanden ist, wobei eine Vielzahl von Metalldrähten mit kreisförmigen Querschnitten und im Wesentlichen gleichem Drahtdurchmesser parallel ausgerichtet sind, ohne dass sie zusammen verdreht sind, wobei die Metalldrahtbündel Planar und parallel mit Abständen zwischen den Metalldrahtbündeln in Richtung der Breite der Gürtelschicht ausgerichtet sind.
In einem fünften Aspekt der Erfindung ist ein Wert eines Aspektverhältnisses D_S/D_L eines kurzen Durchmessers D_S zu einem langen Durchmesser D_L des Metalldrahtbündels in einem Querschnitt rechtwinklig zu der Längsrichtung des Metalldrahtbündels im Wesentlichen 1/n, wobei n eine Anzahl von Metalldrähten in dem Metalldrahtbündel ist.
In einem sechsten Aspekt der Erfindung beträgt eine Anzahl n von Metalldrähten in dem Metalldrahtbündel 2 bis 6.
In einem siebten Aspekt der Erfindung beträgt ein Drahtdurchmesser der Metalldrähte in der Gürtelschicht 0,18 bis 0,35 mm und eine Zugfestigkeit der Metalldrähte in der Gürtelschicht 3130 bis 4410 MPa.
In einem achten Aspekt der Erfindung beträgt ein Drahtdurchmesser der Metalldrähte in der Gürtelschicht 0,19 bis 0,28 mm und eine Zugfestigkeit der Metalldrähte in der Gürtelschicht 3430 bis 4410 MPa.
In einem neunten Aspekt der Erfindung ist ein Material der Metalldrähte in der Gürtelschicht ein Stahlmaterial, das zumindest 0,7 Gew.-% Kohlenstoff beinhaltet.
In einem zehnten Aspekt der Erfindung ist die Gürtelschicht aus zwei Gürtellagen gebildet, und Beziehungen der folgenden Formeln sind erfüllt: 1,00 mm ≤ G1 ≤ 2,00 mm (1) 0,32 mm ≤ G2 ≤ 0,65 mm (2) 0,25 mm ≤ δG ≤ 1,00 mm (3),wobei G₁ eine Gesamtdicke der beiden Lagen ist,
G₂ ein Abstand zwischen Metalldrähten einer in Radialrichtung inneren Lage und Metalldrähten einer in Radialrichtung äußeren Lage, und
δG ein Intervall zwischen den Metalldrahtbündeln in jeder Lage.
In einem elften Aspekt der Erfindung bilden die Metalldrähte in der Gürtelschicht einen Winkel von 15 bis 35° in Bezug auf eine Äquatorialebene des Reifens.
In einem zwölften Aspekt der Erfindung sind die organischen Fasern in der Deckschicht im Wesentlichen parallel zu einer Reifenumfangsrichtung ausgerichtet.
In einem dreizehnten Aspekt der Erfindung ist ein Material der organischen Fasern in der Deckschicht Polyethylennaphthalat.
In einem vierzehnten Aspekt der Erfindung ist ein Material von Korden der radialen Karkassenlage Polyethylennaphthalat.
In einem fünfzehnten Aspekt der Erfindung ist zumindest eine Verstärkungsschicht, die aus Gummi gebildet ist oder deren Hauptkomponente Gummi ist, zwischen der Lauffläche und der Gürtelschicht vorgesehen.
In einem sechzehnten Aspekt der Erfindung ist zumindest eine Verstärkungsschicht, die aus Gummi gebildet ist oder deren Hauptkomponente Gummi ist, zwischen der Deckschicht und der Gürtelschicht vorgesehen.
In einem siebzehnten Aspekt der Erfindung beträgt eine Breite der Verstärkungsschicht in Breitenrichtung des Reifens 70 bis 110% einer Breite einer in Reifenradialrichtung innersten Gürtellage in der Richtung der Breite des Reifens.
In einem achtzehnten Aspekt der Erfindung beträgt eine Dicke der Verstärkungsschicht 0,2 bis 1,2 mm.
In einem neunzehnten Aspekt der Erfindung beträgt eine Dicke der Verstärkungsschicht 0,3 bis 0,8 mm.
In einem zwanzigsten Aspekt der Erfindung beträgt eine 100%-Zugbeanspruchung von Gummibereichen der Verstärkungsschicht 1,0 bis 8,0 MPa.
In einem einundzwanzigsten Aspekt der Erfindung ist eine 100%-Zugbeanspruchung von Gummibereichen der Verstärkungsschicht höher ist als eine 100%-Zugbeanspruchung von Gummi der Lauffläche.
In einem zweiundzwanzigsten Aspekt der Erfindung beinhaltet die Verstärkungsschicht, deren Hauptkomponente Gummi ist, kurze organische Fasern oder kurze Metallfasern.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine Querschnittsansicht einer linken Hälfte eines Radialreifens gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
2 ist eine Schnittansicht eines Bündels von drei Metalldrähten gemäß der vorliegenden Erfindung.
3 ist eine Schnittansicht eines Bündels von vier Metalldrähten gemäß der vorliegenden Erfindung.
4 ist eine Schnittansicht von einer herkömmlichen Drahtstruktur, in welcher Metalldrähte in regelmäßigen Abständen angeordnet sind.
5 ist eine Schnittansicht einer herkömmlichen Kordenstruktur, in welcher Metalldrähte zusammengedreht sind in einer 1 × 3 Struktur.
6 ist eine Längsschnittansicht einer Gürtelschicht, die aus zwei Gürtellagen gebildet ist, in welcher Anordnungen von Bündeln von drei Metalldrähten gemäß der vorliegenden Erfindung mit Gummi beschichtet sind.
7 ist eine Querschnittsansicht einer linken Hälfte eines Radialreifens gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
8 ist eine Querschnittsansicht einer linken Hälfte eines Radialreifens gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
(Erste Ausführungsform)
Ein Radialreifen gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird im Folgenden konkret mit Bezug auf die 1 bis 6 beschrieben.
Die Querschnittsansicht der linken Hälfte aus 1 zeigt ein Beispiel eines Radialreifens gemäß der vorliegenden Ausführungsform. Der Radialreifen beinhaltet im Grund eine Karkassenschicht 2, die aus zumindest einer radialen Karkassenlage ausgebildet ist, welche zwischen einem Paar von Wulstelementen 1 vorgesehen ist, eine Lauffläche 6, welche auf der in Reifenradialrichtung äußeren Seite eines Kronenbereichs der Karkassenschicht vorgesehen ist und einen Bodenkontaktbereich bildet, und einer Gürtelschicht, welche aus zumindest zwei Gürtellagen gebildet ist (hier Gürtellagen 3 und 4), welche aus mit Gummi beschichteten Metalldrähten gebildet sind und welche zwischen der Lauffläche und dem Kronenbereich der Karkassenschicht vorgesehen sind.
In zumindest einer Gürtellage der Gürtelschicht existieren, wie in 2 und 3 dargestellt, zumindest der Großteil der Metalldrähte 8 in der Schicht als Metalldrahtbündel, in welchen eine Vielzahl von Metalldrähten 8 mit kreisförmigen Querschnitten und im wesentlichen gleichen Drahtdurchmessern parallel ausgerichtet sind, ohne dass sie zusammen verdreht sind (2 veranschaulicht Bündel aus drei Metalldrähten, und 3 veranschaulicht Bündel aus vier Metalldrähten.) Die Gürtelschicht ist mit den Metalldrahtbündeln ausgebildet, die planar ausgerichtet sind und parallel zueinander mit Intervallen zwischen den Bündeln in der Querrichtung.
Außerdem befindet sich zumindest eine Deckschicht 5, in welcher organische Fasern mit Gummi beschichtet sind, zwischen der Lauffläche 6 und der Gürtelschicht.
Im allgemeinen wird die Anzahl der mehreren Gürtellagen, welche die Gürtelschicht bilden, gemäß dem für den Reifen erforderlichen Belastungswiderstand ausgewählt. Für die Anwendung auf ein Passagierfahrzeug werden aber normalerweise zwei Gürtellagen, in welchen zwei Sätze von den Metalldrähten innerhalb der Lagen einander symmetrisch mit dem Äquator dazwischen schneiden, optimal verwendet.
Demzufolge ist auch in der vorliegenden Ausführungsform eine Struktur in der Praxis vorteilhaft, in welcher die Gürtelschicht eine Zweischichtstruktur ist, wie oben beschrieben. In diesem Fall sind bei der in Radialrichtung inneren bzw. äußeren Lage die Anordnung der Metalldrahtbündel in der Richtung der Breite der Gürtelschicht voneinander versetzt. Dies ist in der Praxis vorteilhaft unter dem Gesichtspunkt der Verhinderung einer lokalen Spannungskonzentration und der Verbesserung der Standzeit und des Verschleißwiderstands.
Bisher verwenden Gürtelschichten oft Gürtellagen, in welchen, wie es in 4 dargestellt ist, einzelne Metalldrähte mit Intervallen dazwischen voneinander getrennt sind, oder in welchen, wie in 5 dargestellt, Korden mit verdrehten Metalldrähten voneinander getrennt sind mit Abständen dazwischen, und die einzelnen Metalldrähte oder Korden sind im wesentlichen gleichmäßig in einem beschichtenden Gummi eingebettet. Im Gegensatz dazu existieren in zumindest einer Gürtellage der Gürtelschicht der vorliegenden Ausführungsform die mehreren Metalldrähte als Metalldrahtbündel, in welchen die einzelnen Metalldrähte parallel ausgerichtet sind, ohne dass diese verdreht sind, und diese Metalldrahtbündel sind planar und parallel mit Abständen zwischen den jeweiligen Bündeln in der Querrichtung ausgerichtet und in einem Beschichtungsgummi eingebettet. Weil Gummibereiche in den Abständen zwischen den Bündeln vorhanden sind, kann die Gürtelschicht der vorliegenden Ausführungsform die Erzeugung und Fortpflanzung einer Abtrennung effektiv unterdrücken.
In der vorliegenden Ausführungsform wird unter dem Gesichtspunkt einer Verstärkung der Steifigkeit des Gürtels und einer Verbesserung der Reifeneigenschaften und der Lebensdauer am stärksten bevorzugt, dass die Gürtelschicht so ausgebildet ist, dass: wie oben beschrieben, in zumindest einer Gürtellage in der Gürtelschicht zumindest die meisten der Metalldrähte in der Lage Bündel bilden, in welchen eine Vielzahl von Metalldrähten mit kreisförmigem Querschnitt und im wesentlichen dem gleichen Drahtdurchmesser parallel zueinander ausgerichtet sind, ohne dass diese zusammen verdreht sind; und dass die Metalldrähte im wesentlichen einander berühren entlang ihrer gesamten Längen; und dass die Metalldrahtbündel Planar und parallel mit Abständen zwischen den Bündeln in Richtung der Breite der Gürtelschicht ausgerichtet sind.
Es ist besonders bevorzugt, die oben beschriebene Struktur in allen Gürtellagen in der Gürtelschicht zu erzielen.
Insbesondere ist es in der Praxis bevorzugt, dass zumindest 80% und vorzugsweise mindestens 90% aller Metalldrahtbündel als ausgerichtete Bündel ausgebildet sind, so dass, wie in 2 oder 3 dargestellt, der Wert eines Verhältnisses D_S/D_L eines kurzen Durchmessers D_S zu einem langen Durchmesser D_L des Metalldrahtbündels in einem Querschnitt rechtwinklig zu der Längsrichtung des Metalldrahtbündels im wesentlichen 1/n oder gleich 1/n ist (wobei n eine Anzahl der Metalldrähte in dem Metalldrahtbündel ist), und dass die Metalldrahtbündel parallel in Richtung der Breite der Gürtelschicht ausgerichtet sind. Je mehr der Wert dieses Verhältnisses D_S/D_L von einem Wert 1/n aus ansteigt, desto mehr nimmt die Dicke des Gummis zum Bedecken der Metalldrahtbündel zu. Daher verschlechtert sich der Effekt einer Verminderung des Gewichts des Reifens. Aus diesem Grund ist es wünschenswert, dass, wenn der Durchmesser des Metalldrahts d ist, zumindest der Wert des kurzen Durchmessers D_S geringer ist oder gleich dem Wert 1,5 × d.
Die Anzahl der Metalldrähte in dem Metalldrahtbündel der vorliegenden Ausführungsform beträgt vorzugsweise von 2 bis 6. Es gibt keine besondere Probleme mit Bezug auf die Reifenleistungsfähigkeit, wenn die Anzahl der Metalldrähte in dem Bündel zunimmt. In dem Schritt des Kalendrierens des bedeckenden Gummis an den Metalldrahtkorden ist es aber schwierig, die Bündel aus vielen Metalldrähten auszurichten (hier sind ein Bündel aus sieben oder mehr Metalldrähten parallel ausgerichtet, ohne verdreht zu sein), planar und parallel innerhalb der Gürtellage mit Abständen zwischen den Bündeln in Richtung der Breite der Gürtelschicht, und die Herstellbarkeit vermindert sind. Unter den Gesichtspunkten sowohl der Standzeit des Reifens als auch der Herstellbarkeit als Element ist die Anzahl der Metalldrähte in einem Bündel, welche in der Praxis am stärksten bevorzugt ist, 3 bis 4.
Der Drahtdurchmesser des Metalldrahts, der in der Gürtelschicht der vorliegenden Ausführungsform verwendet wird, beträgt vorzugsweise 0,18 bis 0,35 mm und besser 0,19 bis 0,28 mm. Unter dem Gesichtspunkt, den Reifen leichtgewichtiger zu machen, sollte der Drahtdurchmesser gering sein, und das Gewicht der Drähte sollte reduziert sein. Wenn der Drahtdurchmesser des Metalldrahts zu gering wird, muss aber eine große Anzahl von Drähten eingebettet werden, um die Gürtelfestigkeit beizubehalten, und die Abstände zwischen den Bündeln werden klein, und der Widerstand gegen eine Abtrennung des Gürtels vermindert sind. Wenn andererseits der Drahtdurchmesser des Metalldrahts zu groß ist, ist die Beanspruchung, welche an der Oberfläche des Metalldrahts erzeugt wird, wenn die Gürtelschicht einer zerbrechenden Verformung unterzogen wird, recht groß, und wenn eine große Verformung stattfindet wie beispielsweise dann, wenn der Reifen kürzlich eine Kurve fährt oder dergleichen, brechen die Metalldrahtfilamente leicht.
Die Zugfestigkeit der Metalldrähte der vorliegenden Ausführungsform beträgt vorzugsweise 3130 bis 4410 MPa und besser 3430 bis 4410 MPa. Wenn die Zugfestigkeit geringer ist als 3430 MPa und insbesondere geringer als 3130 MPa, muss, um die Gürtelfestigkeit beizubehalten, die Anzahl der Metalldrähte, die verwendet werden, erhöht werden, und der Reifen kann nicht gewichtiger gemacht werden. Metalldrähte mit einer Zugfestigkeit von mehr als 4410 MPa sind schwierig herzustellen und auch schwierig in einer Massenproduktion zu erzeugen.
In der Gürtelschicht der vorliegenden Ausführungsform werden einzelne Metalldrähte (Monofilamente) verwendet, die nicht verdreht werden. Metallkorden, die herkömmlich verwendete verdrehte Strukturen wie beispielsweise 1 × 3, 1 × 4, 1 × 5 und dergleichen haben, führen zu einer Verminderung der Festigkeit von ungefähr 3% aufgrund eines Verlustes, der durch die Verdrehung erzeugt wird. In der vorliegenden Ausführungsform ist die Ausnutzung der Festigkeit höher, und daher besteht der Vorteil, dass die Zugsteifigkeit in den Anfangsstufen insbesondere hoch ist.
Das Material der Metalldrähte der vorliegenden Ausführungsform ist vorzugsweise ein Stahlmaterial mit zumindest 0,7 Gew.-% Kohlenstoff und noch besser zumindest 0,8 Gew.-% Kohlenstoff. ein Metalldraht mit weniger als 0,7 Gew.-% Kohlenstoff hat eine unzureichende Zugfestigkeit als Gürtelverstärkungsmaterial eines Reifens. Wenn der Anteil des Kohlenstoffs aber 0,9 Gew.-% überschreitet und recht groß wird, ist ein Vorgang zum Ziehen des Metalldrahts schwierig.
In der vorliegenden Ausführungsform sind die Bündel aus dem Metalldrähte planar und parallel in Richtung der Breite der Gürtelschicht angeordnet. Unter Verwendung einer geringen Menge von Beschichtungsgummi und dadurch, dass die Gürtelschicht dünn gemacht wird, ist es so möglich, einen Reifen leichtgewichtiger zu machen.
In einem Fall, in welchem die Gürtelschicht der vorliegenden Ausführungsform aus zwei Gürtellagen gebildet ist, wird bevorzugt, dass die Beziehungen der folgenden Formel erfüllt sind, wobei G₁ die Gesamtdicke der beiden Lagen ist, G₂ der Abstand zwischen den Metalldrähten der in Radialrichtung innen angeordneten Lage und den Metalldrähten der in Radialrichtung äußeren Lage, und δG der Abstand zwischen den Metalldrahtbündeln in jeder Lage: 1,00 mm ≤ G1 ≤ 2,00 mm (1) 0,32 mm ≤ G2 ≤ 0,65 mm (2) 0,25 mm ≤ δG ≤ 1,00 mm (3)
Wenn D₁ kleiner ist als 1,00 mm, wird die Reifenlauffläche weich, und der Vorgang zum Ausformen des Reifens ist schwierig. Wenn G₁ 2,00 mm überschreitet, nimmt die Dicke der Gürtelschicht zu, was ungeeignet ist für eine Verminderung des Gewichts. Wenn G₂ geringer ist als 0,32 mm, verformt sich die Gürtelschicht leicht aufgrund von Einwirkungen von der Reifenlaufflächenoberfläche her, und die Standzeit des Gürtels nimmt ab. Ein G₂ von mehr als 0,65 mm ist unnötig, und der Vorteil eines leichteren Gewichts verschwindet. Wenn G₂ 0,65 mm überschreitet, vermindert sich außerdem die Steifigkeit in der Richtung innerhalb der Zugebene mit Bezug auf die gesamte Gürtelschicht, und die Lenkungseigenschaften verschlechtern sich. Wenn δG geringer ist als 0,25, kann die Erzeugung und das Wachstum von einer Abtrennung am Endbereich des Gürtels nicht unterdrückt werden. Wenn δG 1,00 mm überschreitet, nimmt, da das Intervall zwischen den Metalldrahtbündeln zu groß wird, die Steifigkeit des Gürtels ab, und der Durchdringungswiderstand, wenn der Reifen beispielsweise über einen Nagel fährt, ist gering.
Der Winkel, die von den mit Gummi beschichteten Metalldrähten innerhalb der Gürtelschicht mit Bezug auf die Äquatorialebene des Reifens gebildet wird, beträgt vorzugsweise 15° bis 35°. Wenn dieser Winkel geringer ist als 15°, ist die Standzeit unzureichend. Wenn dieser Winkel aber 35° überschreitet und zu groß wird, vermindert sich die Steifigkeit in Umfangsrichtung des Gürtels, was nicht bevorzugt ist für Radialreifen.
Eine wichtige Eigenschaft des Radialreifens der vorliegenden Ausführungsform ist, dass, wie es in den Beispielen der 1 und 2 dargestellt ist, zumindest eine Deckschicht 5, in welcher organische Fasern mit Gummi beschichtet sind, sich zwischen der Lauffläche und der Gürtelschicht befindet. Indem die oben beschriebene Gürtelschicht und die Deckschicht vorgesehen werden, kann eine Abtrennung des Endbereichs des Gürtels und ein Zerbrechen der Drähte effektiv unterdrückt werden, und ein leichtgewichtiger radialer Reifen wird vorgesehen, bei welchem der Fahrkomfort und die Lenkstabilität verbessert sind und welcher einen geringen Rollwiderstand und ein leises Geräusch hat.
Unter den Gewichtspunkten der Verbesserung der Lenkstabilität und der Verminderung des Rollwiderstands wird es bevorzugt, die organischen Fasern in der Deckschicht im wesentlichen parallel zu der Reifenumfangsrichtung anzuordnen.
Nylonfasern, Fasern aus Polyethylenterephthalat (PET), Fasern aus Polyethylennaphthalat (PEN), Rayon-Fasern, Aramidfasern und dergleichen werden als die organischen Fasern in der Deckschicht der vorliegenden Ausführungsform verwendet.
Wenn Fasern aus Polyethylennaphthalat (PEN) verwendet werden, ist der Zugmodul sehr hoch verglichen mit Nylon oder PET. Die Verwendung solcher Fasern kann daher eine unzureichende Steifigkeit in Umfangsrichtung des Gürtels kompensieren, die durch die Verwendung von Bündeln aus Metalldrähten mit relativ geringen Durchmessern entsteht, welche für den Zweck einer Gewichtsverminderung in der vorliegenden Erfindung verwendet werden, und kann auch das Straßengeräusch effektiv vermindern.
PEN Faserkorden, die in der Deckschicht der vorliegenden Ausführungsform verwendet werden, haben vorzugsweise eine Denier-Struktur von 1500d/2 oder 1000d/2, und die Anzahl der Korden, die einzubetten sind, wird ungefähr bestimmt unter Berücksichtigung der Kombination mit der Gürtelstruktur. Wie als ein Beispiel in 1 dargestellt, hat die Deckschicht vorzugsweise eine Breite, welche die gesamte Breite der Gürtelschicht bedeckt. Die Deckschicht kann aber segmentiert sein in Richtung der Breite der Gürtelschicht und an den beiden Endbereichen der Gürtelschicht vorgesehen sein.
Organische Fasern wie die oben erwähnten können für die Korden der radialen Karkassenlage der vorliegenden Ausführungsform verwendet werden. In diesem Fall wird bevorzugt, Fasern aus Polyethylennaphthalat (PEN) zu verwenden, welche einen hohen Elastizitätsmodul haben, statt herkömmlichen Nylon- oder PET-Fasern. Auf diese Art und Weise können die Lenkstabilität und der Fahrkomfort des Reifens stark verbessert werden.
Zusammenfassend sind in dem Radialreifen der vorliegenden Ausführungsform Bündel, in jedem von welchen eine Vielzahl von einzelnen Metalldrähten (Monofilamenten) im wesentlichen planar vorgesehen sind, ohne verdreht zu sein, planar und parallel in der Gürtelschicht mit Abständen dazwischen ausgerichtet. Auf diese Art und Weise kann eine Gürtelschicht realisiert werden, welche leichtgewichtig ist und eine hohe Steifigkeit in der Umfangsrichtung hat und welche die Erzeugung und Fortpflanzung von einer Abtrennung des Endbereichs des Gürtels unterdrücken kann. Aufgrund dieser verbesserten Gürtelschicht und auch aufgrund der zusammen mit der Gürtelschicht verwendeten Deckschicht aus organischen Fasern ist es möglich, einen leichtgewichtigen Hochleistungs-Radialreifen mit einem verbesserten Rollwiderstand, einer verbesserten Lenkfähigkeit und einem verbesserten Fahrkomfort zu schaffen.
BEISPIELE
Im Folgenden werden Beispiele der vorliegende Erfindung mit Bezug auf die Zeichnungen und die Tabellen beschrieben. In den vorliegenden Beispielen wurden Reifen vorbereitet, indem auf pneumatische Radialreifen mit der in 1 dargestellten Struktur und der Größe 175/70R14 Gürtellagen aufgebracht wurden, in welchen Bündel (abgesehen von Vergleichsbeispiel 1) aus Metalldrähten gemäß den oberen Zeilen der Tabelle 1 angeordnet wurden, so dass das Verhältnis D_S/D_L des kurzen zu dem langen Durchmesser des Querschnitts jedes der Bündel 1/n betrug (wobei n die Anzahl der Metalldrähte in dem Bündel ist). Hier waren die Gürtellage 3 und die Gürtellage 4 eine erste Gürtellage 3, welche bei dem Kronenbereich/der in Radialreifen äußeren Seite der Karkassenschicht 2 angeordnet war und in welcher die Metalldrähte mit einem Winkel von 20° nach links mit Bezug auf die Reifenäquatorialebene geneigt waren, und eine zweite Gürtellage 4, welche auf der in Radialrichtung äußeren Seite der ersten Gürtelschicht 3 vorgesehen war und in welche die Metalldrähte mit einem Winkel von 20° nach rechts mit Bezug auf die Reifenäquatorialebene geneigt waren. Die Vergleichsbeispiele 1 und 2 haben keine Deckschichten. In dem Vergleichsbeispiel 1 sind die Metalldrähte gleichmäßig eingebettet, wie in 4 dargestellt. Das Vergleichsbeispiel 2 ist ein Beispiel, das die Drei-Draht-Bündel gemäß 2 verwendet. Die Beispiele 1 bis 6 und 8 bis 9 sind Beispiele, in welchen, wie in 2 dargestellt, drei Metalldrähte Planar und parallel gebündelt und in der Gürtelschicht eingebettet sind. Beispiel 7 ist eine Anordnung ähnlich der der Vier-Draht-Bündel in 3. Beispiel 10 ist nicht veranschaulicht, ist aber eine Anordnung von Sieben-Draht-Bündeln.
Die Deckschicht 5 befindet sich auf der in Radialreifen äußeren Seite der oben beschriebenen Gürtelschicht. Die Deckschicht 5 ist ausgebildet durch eine Schicht aus organischen Faserkorden, in welcher organische Fasern aus Polyethylen-2,6-Naphthalat (PEN), die im wesentlichen parallel zu der Reifenumfangsrichtung vorgesehen sind, in Gummi eingebettet sind. Es gibt die folgenden beiden Arten von Spezifikationen der in der Deckschicht verwendeten PEN Faserkorden.

(1) angegebene Denier (D): 1500/2 Anzahl der eingebetteten Korden: 50 pro 5 cm Anzahl der Verdrehungen aufwärts × abwärts (Wiederholungen pro 10 cm): 39 × 39 Gesamtdicke einschließlich des Beschichtungsgummis: 0,88 mm
(2) angegebene Denier (D): 1000/2 Anzahl der eingebetteten Korden: 58,5 pro 5 cm Anzahl der Verdrehungen aufwärts × abwärts (Wiederholungen pro 10 cm): 39 × 39 Gesamtdicke einschließlich des bedeckenden Gummis: 0,75 mm

Die vorgenannten verdrehten Korden wurden einer Bearbeitung zum Aufbringen einer Klebebeschichtung (Eintauchen) unterworfen sowie einer Wärmebehandlung unter den folgenden Bedingungen. Zunächst wurden die Korden, nachdem sie in der Eintauchlösung aus RFL (Resorcinol-Formaldehyd-Latex) eingetunkt wurden, welche in Beispiel 1 der japanischen Patentanmeldung JP-B Nr. 3-12503 verwendet wird, einer Wärmebehandlung von 60 bis 160 Sekunden in einer Trockenzone bei 170°C unterworfen. Dann wurden die Korden für 60 bis 160 Sekunden bei einer Temperatur von 250 bis 270°C in einer Wärmesetzkammer und einer Normalisierkammer wärmebehandelt. Die Kordenspannung in der Wärmesetzkammer war auf 0,4 bis 1,1, g/d eingestellt, und die Kordenspannung in der Normalisierkammer war auf 0,03 bis 0,50 g/d eingestellt. Es ist bevorzugt, Korden so einzustellen, dass die Kordeneigenschaften nach der Klebe- und Wärmebehandlung eine Spannung von 2,25 g/d und ein Grad der Elongation (JIS L1017) von höchstens 3,5% sind.
Die Spezifikationen der anderen organischen Faserkorden, d.h. der Korden aus Nylon (NY) und Polyethylenterephthalat PET, die in der Deckschicht in Tabelle 1 verwendet werden, sind wie folgt.
(Nylonfasern)

angegebene Denier (D): 1260/2
Anzahl der eingebetteten Korden: 50 pro 5 cm
Anzahl der Verdrehungen aufwärts × abwärts (Wiederholungen pro 10 cm): 39 × 39
Gesamtdicke einschließlich des bedeckenden Gummis: 0,83 mm

(PET-Fasern)

angegebene Denier (D): 1500/2
Anzahl der eingebetteten Korden: 50 pro 5 cm
Anzahl der Verdrehungen aufwärts × abwärts (Wiederholungen pro 10 cm): 39 × 39
Gesamtdicke einschließlich des bedeckenden Gummis: 0,88 mm

Die Spezifikationen der PEN-Faserkorden, die als die Karkassenkorden verwendet wurden, waren wie folgt:
(PEN-Fasern)

angegebene Denier (D): 1500/2
Anzahl der eingebetteten Korden: 50 pro 5 cm
Anzahl der Verdrehungen aufwärts × abwärts (Wiederholungen pro 10 cm): 44 × 44
Gesamtdicke einschließlich des bedeckenden Gummis: 0,88 mm

Das Vergleichsbeispiel 1 ist ein Reifen, welches eine Gürtellage verwendet, in welchem Metalldrähte mit einem Drahtdurchmesser von 0,21 gleichmäßig eingebettet sind, und keine Deckschicht hat, und in welchem PET Fasern in den Karkassenkorden verwendet werden. Die Bewertung der Leistung wurde ausgeführt durch Verwenden dieses Reifens des Vergleichsbeispiels 1 als Kontrolle (Index 100). Die Ergebnisse der Tests aller Beispielreifen und Vergleichsbeispielreifen sind in Tabelle 1 dargestellt.
In den Reifen der Beispiele 1 bis 3 waren aus Nylonfasern, PET Fasern und PEN Fasern gebildete Deckschichten auf der in Radialrichtung äußeren Seite der Gürtelschicht vorgesehen unter Verwendung von Bündeln aus drei Metalldrähten. Die Reifen der Beispiele 4 und 5 sind ein Beispiel, das PEN Fasern in der Deckschicht und Karkassenkorden verwendet, und ein Beispiel, das die Anzahl der Denier der PEN Faserkorden in der Deckschicht variiert. In dem Reifen des Beispiels 6 ist der Drahtdurchmesser der Metalldrähte, die in Gruppen von drei gebündelt sind, auf 0,26 mm verändert, und demzufolge ist der Abstand δG zwischen den Metalldrahtbündeln breiter gewählt, nämlich 0,62 mm. Der Reifen des Beispiels 7 ist ein Beispiel, in welchem Metalldrähte mit einem Drahtdurchmesser von 0,21 mm in Gruppen von vier gebündelt sind.
Der Reifen des Vergleichsbeispiels 2 ist ein Beispiel, in welchem Metalldrähte, die einen Drahtdurchmesser von 0,21 mm haben, ebenso wie im Vergleichsbeispiel 1, in Bündeln von drei Metalldrähten verwendet werden. In dem Vergleichsbeispiel 2 werden aufgrund des Unterschieds in der Zugfestigkeit ungefähr 95 mehr Metalldrähte verwendet als im Vergleichsbeispiel 1, und daher ist der Abstand δG zwischen den Metalldrahtbündeln auf 0,24 mm festgelegt, was schmäler ist als der Abstand von 0,33 mm, der in den Beispielen 1 bis 5 verwendet wird.
Im Beispiel 8 beträgt der Drahtdurchmesser der Metalldrähte 0,17 mm, und in Beispiel 9 beträgt der Drahtdurchmesser der Metalldrähte 0,37 mm. In beiden Fällen werden PEN Fasern in der Deckschicht und den Karkassenkorden verwendet. Beispiel 10 verwendet Bündel aus sieben Metalldrähten, die jeder einen Drahtdurchmesser von 0,21 mm haben, und der Abstand δG zwischen den Metalldrahtbündeln ist auf eine Breite von 0,77 mm festgelegt.
Die letzten Zeilen der Tabelle 1 zeigen die Ergebnisse der Vergleichsbewertung der Reifen-Leistungsfähigkeit der Beispiele und der Vergleichsbeispiel, wobei die Leistungsfähigkeiten des Reifens des Vergleichsbeispiels 1 einen Index von 100 haben. Wie sich aus den Ergebnissen der Beispiele 1 bis 10 ergibt, war der Widerstand gegen ein Abtrennen des Endbereichs des Gürtels stark verbessert durch Verwenden der gebündelten Korden aus Metalldrähten und dadurch, dass der Abstand δG zwischen den Metalldrahtbündeln breit gemacht wurde. Diese Effekte waren besonders hervorstechend, wenn ein solcher Aufbau in Kombination mit einer Deckschicht verwendet wurde, die aus organischen Fasern gebildet war, und insbesondere einer Deckschicht aus PEN Fasern.
Es wird auch deutlich, dass der Fahrkomfort sich durch eine Kombination mit der Deckschicht verbesserte. Insbesondere wurden bevorzugte Effekte gezeigt durch Verwenden von PEN Fasern in sowohl der Deckschicht als auch der Karkassenlagenkorde.
Mit Bezug auf die Lenkstabilität waren die Effekte, die sich aus dem Vorsehen der Deckschicht ergaben, besonders hervorstechend, und die Schwäche der Gürtelsteifigkeit in einem Metalldraht, welcher keine Deckschicht hat, wurde kompensiert, und die Stabilität verbesserte sich. Ebenso wie oben erwähnt führte auch hier die Verwendung von PEN Fasern zu den bevorzugtesten Effekten.
Es ist bekannt, dass im Allgemeinen für zweischichtige Gürtel aus Stahlkorden mit verdrehten Strukturen die Platzierung einer Deckschicht auf der in Radialrichtung äußeren Seite des Gürtels zu einer Verminderung in dem Rollwiderstand des Reifens führt. Da in der vorliegenden Erfindung durch Kombinieren der Deckschicht mit einer Gürtelschicht aus Bündeln von Metalldrähten, die nicht verdreht sind, und relativ dünn sind, kann der Rollwiderstand ausreichend verbessert werden, wie sich aus Tabelle 1 ergibt.
Wenn beispielsweise eine verdrehte Struktur aus 1 × 3 verdrehten Filamenten wie in 5 verwendet wird, ist der Kordendurchmesser groß (und er ist sogar noch größer, wenn offene Korden verwendet werden), und der Messwert G1 des bedeckenden Gummis ist dick verglichen mit einer Gürtelschicht, in welcher unverdrehte Metalldrähte gebündelt sind und verwendet werden, wie in der vorliegenden Erfindung, und dies ist nachteilig in bezug auf den Rollwiderstand des Reifens. Auch unter dem Gesichtspunkt der Kordenfestigkeit sind, um die Verminderung in der Gürtelfestigkeit zu kompensieren, die sich aus den Verdrehverlusten ergibt, eine große Anzahl von Stahlkorden notwendig, und das Gewicht nimmt zu. Dies ist auch eine Ursache für die Verschlechterung in dem Rollwiderstand.
Es wird deutlich, dass in den Reifen der vorliegenden Erfindung aufgrund der Kombination mit der Deckschicht die Steifigkeit des Gürtels zunimmt und der Widerstand gegen ein Zerbrechen der Drähte des Gürtels sich verbessert.
Im allgemeinen besteht die Tendenz, dass eine Verminderung des Gewichts eines Reifens zu verschlechterten Straßengeräuschen führt. In der vorliegenden Erfindung wird das aber verbessert durch die Kombination aus der Deckschicht mit der Gürtelschicht.
In dem Fall des Reifens des Beispiels 8, welches ein Beispiel ist, in welchem der Drahtdurchmesser der Metalldrähte gering ist, ist, um die Gesamtfestigkeit des Gürtels beizubehalten, die Anzahl der eingebetteten Korden erhöht, und der Abstand δG zwischen den Metalldrahtbündeln, die jedes durch drei Drähte gebildet sind, ist gering. Diese Struktur ist etwas nachteilig in bezug auf den Widerstand gegen eine Abtrennung des Endbereichs des Gürtels. Es sollte aber berücksichtigt werden, dass in dieser Struktur die Höhe des Widerstands gegen ein Abtrennen des Endbereichs des Gürtels im wesentlichen gleich wie bei den Vergleichsreifen ist.
In Beispiel 10, in welchem die Anzahl der Drähte in den Metalldrahtbündeln groß war, bestand kein Problem in bezug auf die Reifenleistungen. Um die Eigenschaften des Metalldrahtbündels zu stabilisieren, war aber die Bearbeitungsgeschwindigkeit zum Beschichten mit Gummi in dem Kalendriervorgang recht gering, was zu einigen Problemen mit Bezug auf die Herstellbarkeit führte.
Es werden nun die Verfahren beschrieben, die zum Testen in den vorliegenden Beispielen verwendet wurden.
<Test für den Widerstand gegen ein Abtrennen des Endbereichs des Gürtels>
Der Testreifen wurde an einer Standardfelge montiert, aufgeblasen auf einen Innendruck von 1,5 kgf/cm², und an einem Passagierfahrzeug für das Testen angebracht. Nach einer Fahrt auf normalen Straßen über eine Strecke von 60.000 km wurde der Reifen aufgeschnitten, und die Länge des Risses, der an der Gürtelkante entstanden war, wurde gemessen. Der Kehrwert dieser Risslänge jedes Testreifens wurde berechnet, und der Kehrwert des Kontrollreifens des Vergleichsbeispiels 1 wurde mit einem Index von 100 verwendet. Je höher der Indexwert, desto besser der Widerstand gegen ein Abtrennen des Endbereichs des Gürtels.
<Überprüfung des Fahrkompforts>
Der Testreifen wurde mit einer vorbestimmten Belastung belastet und gegen eine Eisentrommel für einen Reifentest gepresst, welche einen Außendurchmesser von 2 m hatte und an welcher ein Vorsprung mit einer Breite von 2 cm und einer Höhe von 1 cm angebracht war. Die Trommel wurde dann gedreht.
Die Wellenform der Schwingung in der vertikalen Belastungsrichtung zu der Zeit, zu der der Reifen über den Vorsprung an der Trommel hinüberfuhr, wurde durch Verwenden eines Beschleunigungsmessers gemessen. Der Kehrwert der Amplitude des ersten Zyklus wurde bestimmt, und der Kontrollreifen des Vergleichsbeispiels 1 wurde als ein Index von 100 ausgedrückt. Je höher der Index, desto besser der Fahrkomfort.
<Test der Lenkstabilität>
Der Testreifen, der gemäß JISD4202 eingestellt war, wurde an einem Trommeltester in einem Außendurchmesser von 3 m angeordnet. Eine Belastung, welche aus der vorbestimmten Größe und dem Innendruck bestimmt wurde, wurde auf den Reifen aufgebracht, und der Reifen wurde vorläufig für 30 Minuten bei einer Geschwindigkeit von 30 km/h laufen gelassen. Um die Effekte einer Zunahme im Innendruck aufgrund einer Zunahme in der Temperatur zu entfernen, wurde die Belastung entfernt, und der Innendruck wurde dann auf einen Standardwert erneut eingestellt. Anschließend wurden bei der gleichen Geschwindigkeit und unter der gleichen Belastung Schlupfwinkel von ±1° bis ±4° Grad für Grad kontinuierlich in positiver und negativer Richtung aufgebracht. Die Seitenführungskraft (cornering force, CF) pro Winkeleinheit für jeden der positiven und negativen Winkel wurde gemessen, und der Durchschnittswert dieser Werte wurde berechnet und als die Seitenführungskraft CP verwendet. Die CP jedes Testreifens wurde durch die CP des herkömmlichen Reifens geteilt, um einen Index zu bestimmen. Je höher der Index, desto besser die Lenkstabilität.
<Rollwiderstand>
Die Messung des Rollwiderstands wurde ausgeführt gemäß SAE J1269 und wurde als Index ausgedrückt mit dem Index des Kontrollreifens des Vergleichsbeispiels 1 als 100. Je höher der Index, desto geringer der Rollwiderstand.
<Test des Widerstands gegen ein Zerbrechen des Gürtels>
In diesem Test wurde der Testreifen an einem tatsächlichen Fahrzeug angebracht, und das Fahrzeug fuhr über 20.000 km mit einer Geschwindigkeit von 60 km/h auf einer kurvigen Straße, welche gleichmäßig gekrümmt war. Anschließend wurde der Testreifen zerschnitten, und das Verstärkungsmaterial innerhalb der Gürtelschicht (die Metalldrahtbündel der die einzelnen Metalldrähte) wurden entfernt. Die Anzahl der Verstärkungsmaterialien in einem zerbrochenen Zustand wurde bestimmt, und der Kehrwert wurde als Index ausgedrückt, wobei der Kontrollreifen des Vergleichsbeispiels 1 gleich 100 war. Je höher der Index, desto besser der Widerstand gegen ein Zerbrechen des Gürtels.
<Test der Straßengeräusche>
Testreifen mit einer Größe von 175/70R14 wurden an Standardfelgen montiert und wurden an den vier Rädern eines Limousinen-artigen Passagierfahrzeugs angebracht mit einem Hubraum von 2000 cc. Zwei Personen fuhren in dem Fahrzeug, und das Fahrzeug wurde mit einer Geschwindigkeit von 60 km/h auf einem Testkurs zum Bewerten der Straßengeräusche gefahren. Ein Mikrofon zum Sammeln der Geräusche war an der Mitte der hinteren Fläche der Lehne des Fahrersitzes angebracht. Der gesamte Schalldruck (Dezibel) in Frequenzen von 100 bis 500 Hz und 300 bis 500 Hz wurde gemessen. Der gemessene Wert wurde als Index ausgedrückt, wobei der Kontrollreifen des Vergleichsbeispiels 1 den Index 100 bekam. Je höher Index, desto besser die Straßengeräusche.
<Test für die Bearbeitbarkeit in der Kalendrierung>
Die Zeit, die für die Arbeit des Vorbereitens von Drähten und der Walzarbeit (Kalendrierarbeit) vor dem Kombinieren der Drähte und der Gummis erforderlich war, wurde gemessen und verglichen mit der Arbeitszeit für die herkömmlichen Korden. Wenn die Zeit ungefähr gleich war, wurde die Bewertung 0 gegeben. Wenn die Zeit um 20% oder weniger anstieg, wurde ein Δ verliehen. Wenn die Zeit aber noch mehr anstieg, wurde ein X verliehen.
Wie oben beschrieben, ist es gemäß den Reifen auf der Grundlage der vorliegenden Ausführungsform möglich Radialreifen zu schaffen, in welchen die Nachteile des Standes der Technik überwunden sind und welche leichtgewichtig sind und die Verminderung von Leistungsfähigkeiten des Reifens stark unterdrücken, welche normalerweise mit dem Reduzieren des Gewichts des Reifens einhergehen, oder diese Eigenschaften des Reifens sogar verbessern.
(Zweite Ausführungsform)
Es wird nun ein Radialreifen einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung konkret mit Bezug auf die 7 und 2 bis 6 beschrieben. In der vorliegenden Ausführungsform werden Elemente, welche gleich solchen der zuvor beschriebenen ersten Ausführungsform sind, mit den gleichen Bezugsziffern bezeichnet, und auf eine Beschreibung dieser Elemente wird im Grunde verzichtet.
Wie es als ein Beispiel in der Querschnittsansicht der linken Hälfte aus 7 dargestellt ist, beinhaltet der Radialreifen der vorliegenden Ausführungsform im Grunde die Karkassenschicht 2, die aus zumindest einer radialen Karkassenlage ausgebildet ist, welche zwischen den beiden Wulstelementen 1 vorgesehen ist, der Lauffläche 6, die auf der in Reifenradialrichtung äußeren Seite eines Kronenbereichs der Karkassenschicht vorgesehen ist und einen Bodenkontaktbereich bildet, und einer Gürtelschicht, die aus zumindest zwei Gürtellagen (hier den Gürtellagen 3, 4) gebildet ist, welche aus mit Gummi beschichteten Metalldrähten gebildet sind und welche zwischen der Lauffläche und dem Kronenbereich der Karkassenschicht vorgesehen sind.
Außerdem ist zumindest eine Verstärkungsschicht 7, die aus Gummi gebildet ist oder deren Hauptkomponente Gummi ist, zwischen der Lauffläche und der Gürtelschicht vorgesehen.
Die Struktur und die Effekte der Gürtelschicht der vorliegenden Ausführungsform sind ähnlich wie diejenigen der Gürtelschicht der ersten Ausführungsform, und daher wird auf eine detaillierte Beschreibung davon verzichtet.
Ein wichtiges Merkmal des Radialreifens der vorliegenden Ausführungsform ist, dass, wie oben beschrieben, die zumindest eine Verstärkungsschicht 7, welche Gummi ist oder deren Hauptkomponente Gummi ist, sich zwischen der Lauffläche und der Gürtelschicht befindet. Mittels dieser Verstärkungsschicht wird, wenn der Reifen bei hoher Geschwindigkeit fährt oder einer großen Verformung unterworfen wird, die plötzliche oder große Beanspruchung, welche auf die Gürtelschicht von der Laufflächenstufenfläche her einwirkt, abgeschwächt und absorbiert, und die Gürtelschicht der vorliegenden Erfindung, welche aus einer Anordnung von Bündeln von einzelnen Metalldrähten (Monofilamenten) gebildet ist, wird effektiv geschützt, ohne beschädigt zu werden. Demzufolge können ein Zerbrechen der Drähte und eine Abtrennung der Drähte bei der Gürtelschicht unterdrückt werden, und die Standzeit des Reifens ist spürbar verbessert.
Die Verbesserung in der Standzeit der Gürtelschicht zeigt sich am besten, wenn die Breite der Verstärkungsschicht, die Gummi ist oder deren Hauptkomponente Gummi ist, in Richtung der Breite des Reifens sich in einem Bereich von 70 bis 110% der Breite der in Reifenradialrichtung innersten Gürtellage befindet. Wenn die Breite der Verstärkungsschicht in der Richtung der Breite des Reifens geringer ist als 70% der Breite der innersten Gürtellage, besteht die Befürchtung, dass es nicht möglich ist, das Zerbrechen und das Abtrennen der Drähte in der Nähe der Endbereiche der Gürtelschicht insbesondere zu unterdrücken. Dass dieses Verhältnis 110% überschreitet, ist außerdem unnötig, und wenn das Verhältnis tatsächlich 110% überschreitet, besteht die Befürchtung, dass der Fahrkomfort oder die Straßengeräusche sich verschlechtern.
Die Dicke der Verstärkungsschicht beträgt vorzugsweise 0,2 bis 1,2 mm und noch besser 0,3 bis 0,8 mm. Wenn die Dicke der Verstärkungsschicht geringer ist als 0,2 mm, sind die vorgenannten Effekte zum Schützen und Unterdrücken des Zerbrechens und der Abtrennung der Drähte gering, und es besteht die Befürchtung, dass es nicht möglich sein könnte, ein Zerbrechen der Drähte und die Abtrennung der Drähte ausreichend zu unterdrücken. Die Verstärkungsschicht dicker als 1,2 mm auszugestalten, läuft dem Ziel einer Gewichtsverminderung entgegen, und es besteht die Befürchtung, dass der Fahrkomfort und die Straßengeräusche sich verschlechtern.
Es wird bevorzugt, dass die 100%-ige Zugbeanspruchung der Gummibereiche der Verstärkungsschicht der vorliegenden Ausführungsform 1,0 bis 8,0 MPa beträgt. Wenn die 100%-ige Zugfestigkeit geringer ist als 1,0 MPa, ist das Gummi zu weich, und ein ausreichender Verstärkungseffekt kann nicht erzielt werden. Wenn diese 100%-ige Zugbeanspruchung aber 8,0 MPa überschreitet, ist das Gummi zu hart, und es besteht die Befürchtung, dass der Effekt des Absorbierens und Abschwächens der Einwirkungen sich vermindert oder dass der Fahrkomfort und das Gefühl sogar nachteilig beeinflusst werden.
Die 100%-ige Zugbeanspruchung der Gummibereiche der Verstärkungsschicht der vorliegenden Ausführungsform ist vorzugsweise höher als die 100%-ige Zugbeanspruchung des Gummis der Lauffläche des Reifens. Wenn die 100%-ige Zugbeanspruchung der Gummibereiche der Verstärkungsschicht geringer ist als die des Gummis der Lauffläche, ist der vorgenannte Effekt zum schützen schwach, und der Effekt zum Vermindern und Absorbieren der Einwirkungen auf die Gürtelschicht ist gering.
Es gibt zwei Arten von Verstärkungsschichten der vorliegenden Ausführungsform: die Art, in welcher die vorgenannten erforderlichen Eigenschaften durch die Verwendung einer Gummizusammensetzung erzielt werden, und die Art, in welcher die vorgenannten erforderlichen Eigenschaften durch Füllen von kurzen Fasern oder dergleichen in einer Gummizusammensetzung erzielt werden, welche die Hauptkomponente ist.
In der aus einer Gummizusammensetzung gebildeten Verstärkungsschicht kann die vorgenannte gewünschte 100%-ige Zugbeanspruchung leicht erzielt werden durch Mischen eines stark verstärkenden Kohlenstoffschwarzes, beispielsweise eines hochverstärkenden Kohlenstoffschwarzes wie beispielsweise SAF, ISAF, HAF, FEF, GPF, SRF, oder dergleichen, in einem relativ großen Anteil von vorzugsweise 40 bis 80 Gewichtsanteilen pro 100 Gewichtsanteilen der Gummizusammensetzung.
Um die erforderlichen Eigenschaften der Verstärkungsschicht durch Hinzufügen eines Verstärkungsmaterials zu der Gummizusammensetzung zu erzielen, welche die Hauptkomponente ist, kann durch Hinzufügen von kurzen organischen Fasern oder kurzen Metallfasern zu der Gummizusammensetzung eine Verstärkungsschicht leicht geschaffen werden, deren Hauptkomponente Motor ist und die die vorgenannten Eigenschaften hat. Die hinzuzufügenden kurzen Fasern sind nicht besonders beschränkt, und Beispiele dafür beinhalten organische Fasern, die normalerweise zum Verstärken von Reifen verwendet werden, wie beispielsweise Polyesterfasern, alipathische Polyamidfasern, aromatische Polyamidfasern, Rayon-Fasern oder dergleichen, und Metallfasern wie beispielsweise Stahlfasern, rostfreie Stahlfasern und dergleichen. Unter diesen sind Polyethylentherephthalatfasern, Polyethylennaphthalatfasern, Fasern aus Nylon 6 oder Nylon 66, Aramidfasern, Stahlfasern und dergleichen, geeignet verwendet. Damit die Verstärkungseffekte spürbar deutlich werden, wenn solche kurzen Fasern hinzugefügt werden, ist es wünschenswert, dass das Verhältnis L/d (Aspektverhältnis) der Faserlänge L mit Bezug auf den Faserdurchmesser d 3 bis 100 beträgt. Falls eine Verstärkungsschicht verwendet wird, in welcher kurze Fasern eingefüllt sind und insbesondere kurze Fasern mit einem großen Aspektverhältnis L/d, ist es sinnvoll zum Schützen der Gürtelschicht der vorliegenden Erfindung und zum Verbessern der Gürtelsteifigkeit, wenn die kurzen Fasern in der Reifenumfangsrichtung orientiert sind, was in der vorliegenden Ausführungsform bevorzugt wird.
Die Korden der radialen Karkassenlage der vorliegenden Ausführungsform sind ähnlich wie diejenigen der ersten Ausführungsform, und daher wird auf eine Beschreibung der Korden hier verzichtet.
Zusammenfassend sind in dem Radialreifen der vorliegenden Ausführungsform Bündel, in welchen eine Vielzahl von einzelnen Metalldrähten im wesentlichen planar vorgesehen sind, ohne verdreht zu sein, planar und parallel in der Gürtellage mit Intervallen dazwischen ausgerichtet. Auf diese Art und Weise kann eine Gürtelschicht realisiert werden, die leichtgewichtig ist und in der Umfangsrichtung eine hohe Steifigkeit hat und welche die Erzeugung und Fortpflanzung von einer Abtrennung am Endbereich des Gürtels unterdrücken kann. Aufgrund dieser verbesserten Gürtelschicht und auch aufgrund der Verstärkungsschicht, die aus Gummi gemacht ist oder deren Hauptkomponente Gummi ist und die zwischen der Lauffläche und der Gürtelschicht vorgesehen ist, ist es möglich, einen hochleistungsfähigen, leichtgewichtigen Radialreifen mit einem verbesserten Rollwiderstand und einer verbesserten Standzeit zu schaffen.
BEISPIELE
Im Folgenden werden Beispiele der vorliegenden Ausführungsform mit Bezug auf die Zeichnungen und die Tabellen erläutert.
In den vorliegenden Beispielen wurden eine Gürtelschicht aus zwei Gürtellagen mit den in den oberen Zeilen der Tabelle 2 gezeigten Spezifikationen sowie eine Gummiverstärkungsschicht mit den in den mittleren Zeilen der Tabelle 2 dargestellten Spezifikationen auf Radialluftreifen mit der in 7 dargestellten Querschnittsstruktur und der Größe 175/70R14 angewandt.
In den Beispielen 1 bis 3 wurden Metalldrähte mit Drahtdurchmessern von 0,30, 0,21 bzw. 0,26 in Gruppen von drei Drähten gebündelt und in einem bedeckenden Gummi eingebettet, um so parallel in Richtung der Breite der Gürtelschicht ausgerichtet zu werden, wie in 2 dargestellt. Die breite der Gummiverstärkungsschicht war 100%, 80% bzw. 100% der Breite der ersten Gürtellage 3.
Keines der Vergleichsbeispiele hatte eine Gummiverstärkungsschicht. Die Gürtellage des Vergleichsbeispiels 2 war die gleiche wie die des Beispiels 1, und die Gürtellage des Vergleichsbeispiels 1 wurde aus den verdrehten Korden von drei Metalldrähten gebildet, die in 5 dargestellt sind.
Tabelle 2
Jeder der Reifen der Beispiele oder Vergleichsbeispiele wurde einem Test für die Widerstandsfähigkeit gegen ein Zerbrechen des Gürtels sowie einem Test gegen einen Widerstand der Abtrennung des Gürtels der Gürtelschicht unterzogen. Die Ergebnisse der Tests ergeben sich aus den unteren Zeilen der Tabelle 2.
Wie sich aus den Ergebnissen der Beispiele 1 bis 3 ergibt, ist der Radialreifen der vorliegenden Ausführungsform, welcher eine Gummiverstärkungsschicht hat und welcher eine Gürtelschicht verwendet, welche aus Gürtellagen gebildet ist, in welchen Metalldrähte ausgerichtet sind in Bündeln, ein Reifen, welcher eine exzellente Standzeit hat, in welchem ein Zerbrechen des Gürtels und ein Abtrennen des Gürtels unterdrückt sind.
Außerdem sind die oben beschriebenen Beispiele Beispiele, in welchen die Verstärkungsschicht aus einer Gummizusammensetzung gemacht ist. Der gleiche Effekt oder sogar noch als ein größerer Effekt der Verbesserung der Standzeit kann gesehen werden selbst dann, wenn eine Verstärkungsschicht verwendet wird, deren Hauptkomponente eine Gummizusammensetzung ist und in welche hinein kurze Fasern oder dergleichen gefüllt sind.
Im Folgenden werden die in den vorliegenden Beispielen ausgeführten Testverfahren beschrieben.
<Test gegen einen Widerstand gegen eine Abtrennung des Gürtels>
Der Testreifen wurde an einer Standardfelge montiert auf einen Druck von 1,5 kgf/cm² aufgeblasen und für den Test an einem Passagierfahrzeug angebracht. Nach einer Fahr auf normalen Straßen über eine Strecke von 60.000 km wurde der Reifen aufgeschnitten, und die Länge des Sprungs oder Risses, welcher in der Gürtelschicht erzeugt wurde, wurde gemessen.
Der Kehrwert der Risslänge jedes Testreifens wurde berechnet, und der Kehrwert des Reifens des Vergleichsbeispiels 2 wurde als Index von 100 verwendet. Je höher Indexwert, desto besser die Widerstand gegen eine Abtrennung des Gürtels.
<Test des Widerstands gegen ein Zerbrechen des Gürtels>
Dieser Test wurde ebenso wie der entsprechende Test der zuvor beschriebenen ersten Ausführungsform ausgeführt, und daher wird auf eine Beschreibung hier verzichtet.
Wie oben beschrieben, ist es gemäß den Radialreifen auf der Grundlage der vorliegenden Ausführungsform möglich, Radialreifen zu schaffen, in welchen die Nachteile des Standes der Technik überwunden sind und welche leichtgewichtig sind und welche eine Verschlechterung in den Eigenschaften des Reifens stark unterdrücken, welche normalerweise mit einer Verminderung des Gewichts des Reifens einhergehen, oder diese Reifeneigenschaften sogar verbessern.
(Dritte Ausführungsform)
Ein Radialreifen gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird nun mit Bezug auf 8 beschrieben. Die vorliegende Ausführungsform ist im Grunde gleich der zuvor beschriebenen ersten Ausführungsform. Die vorliegende Ausführungsform unterscheidet sich von der ersten Ausführungsform nur darin, dass in der vorliegenden Ausführungsform zumindest eine Verstärkungsschicht (welche die gleiche ist wie die Verstärkungsschicht der zweiten Ausführungsform), welche aus Gummi gemacht ist oder deren Hauptkomponente Gummi ist, zwischen der Gürtelschicht und der Lauffläche vorgesehen ist, und insbesondere bevorzugt zwischen der Deckschicht und der Gürtelschicht. Demzufolge werden nur diejenigen Merkmale der vorliegenden Ausführungsform beschrieben, welche sich von der ersten Ausführungsform unterscheiden, und Inhalte, welche eine mit Bezug auf die ersten und zweite Ausführungsform bereits gegebene Beschreibung wiederholen, werden weggelassen.
Wie oben erwähnt, ist es ein wichtiges Merkmal des Radialreifens der vorliegenden Ausführungsform, dass die zumindest eine Verstärkungsschicht 7, die aus Gummi gemacht ist oder deren Hauptkomponente Gummi ist, zwischen der Lauffläche und der Gürtelschicht vorgesehen ist, und besonders bevorzugt zwischen der Deckschicht und der Gürtelschicht (wie in der Querschnittsansicht der linken Hälfte aus 8 dargestellt). Diese Verstärkungsschicht 7 ist die gleiche wie die der zweiten Ausführungsform.
Die anderen Strukturen sind dieselben wie bei der ersten Ausführungsform (und daher wird auf eine Beschreibung verzichtet).
In der vorliegenden Ausführungsform sind durch Kombinieren der Verstärkungsschicht der zweiten Ausführungsform in die Struktur der ersten Ausführungsform hinein die Effekte der Verbesserung der Steifigkeit in Umfangsrichtung und der Abmilderung der Einwirkungen auf die Gürtelschicht noch stärker spürbar, und die Standzeit und die Fahreigenschaften des Reifens können noch stärker verbessert werden. Es ist nämlich möglich, Radialreifen zu schaffen, welche leichtgewichtig sind und stark eine Verschlechterung der Eigenschaften des Reifens unterdrücken, welche normalerweise mit einer Reduzierung des Gewichts des Reifens einhergehen, oder welche diese Eigenschaft des Reifens sogar noch verbessern.

Claims

Radialreifen mit: einer Karkassenschicht (2), die aus zumindest einer radialen Karkassenlage gebildet ist, welche zwischen zwei Wulstelementen (1) vorgesehen ist; einer Lauffläche (6), die in der in Reifenradialrichtung äußeren Seite des Kronenbereichs der Karkassenschicht vorgesehen ist und den Bodenkontaktbereich bildet; einer Gürtelschicht, die aus zumindest zwei Gürtellagen (3, 4) gebildet ist, die jeweils aus mit Gummi beschichteten Metalldrähten gebildet sind, und zwischen der Lauffläche und dem Kronenbereich der Karkassenschicht vorgesehen ist, und zumindest eine Verstärkungsschicht (7), die aus organischen Fasern gebildet ist, welche mit Gummi beschichtet sind, und eine Verstärkungsschicht, welche aus Gummi gebildet ist oder deren Hauptkomponente Gummi ist, wobei die Verstärkungsschicht zwischen der Lauffläche und der Gürtelschicht vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Gürtelschicht so strukturiert ist, dass in zumindest einer Gürtellage der Gürtelschicht zumindest der Großteil der Metalldrähte in der Lage als Metalldrahtbündel vorhanden ist, wobei eine Vielzahl von Metalldrähten mit kreisförmigen Querschnitten und im Wesentlichen gleichem Drahtdurchmesser parallel ausgerichtet sind, ohne dass sie zusammen verdreht sind, wobei die Metalldrahtbündel planar und parallel mit Abständen zwischen den Metalldrahtbündeln in Richtung der Breite der Gürtelschicht ausgerichtet sind.
Radialreifen mit: einer Karkassenschicht (2), die aus zumindest einer radialen Karkassenlage gebildet ist, welche zwischen zwei Wulstelementen (1) vorgesehen ist; einer Lauffläche (6), die in der in Reifenradialrichtung äußeren Seite des Kronenbereichs der Karkassenschicht vorgesehen ist und den Bodenkontaktbereich bildet; einer Gürtelschicht, die aus zumindest zwei Gürtellagen (3, 4) gebildet ist, die jeweils aus mit Gummi beschichteten Metalldrähten gebildet sind, und welche zwischen der Lauffläche und dem Kronenbereich der Karkassenschicht vorgesehen ist, und zumindest einer Deckschicht (5), in welcher organische Fasern mit Gummi beschichtet sind und welche zwischen der Lauffläche und der Gürtelschicht vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Gürtelschicht so strukturiert ist, dass in zumindest einer Gürtellage der Gürtelschicht zumindest der Großteil der Metalldrähte in der Lage als Metalldrahtbündel vorhanden ist, wobei eine Vielzahl von Metalldrähten mit kreisförmigen Querschnitten und im Wesentlichen gleichem Drahtdurchmesser parallel ausgerichtet sind, ohne dass sie zusammen verdreht sind, wobei die Metalldrahtbündel planar und parallel mit Abständen zwischen den Metalldrahtbündeln in Richtung der Breite der Gürtelschicht ausgerichtet sind.
Radialreifen nach Anspruch 2, bei welchem die Gürtelschicht aus zwei Gürtellagen gebildet ist.
Radialreifen nach Anspruch 2, bei welchem die Gürtelschicht so strukturiert ist, dass in allen Gürtellagen der Gürtelschicht zumindest ein Großteil der Metalldrähte in der Lage als Metalldrahtbündel vorhanden ist, wobei eine Vielzahl von Metalldrähten mit kreisförmigen Querschnitten und im Wesentlichen gleichem Drahtdurchmesser parallel ausgerichtet sind, ohne dass sie zusammen verdreht sind, wobei die Metalldrahtbündel Planar und parallel mit Abständen zwischen den Metalldrahtbündeln in Richtung der Breite der Gürtelschicht ausgerichtet sind.
Radialreifen nach Anspruch 2, bei welchem ein Wert eines Aspektverhältnisses D_S/D_L eines kurzen Durchmessers D_S zu einem langen Durchmesser D_L des Metalldrahtbündels in einem Querschnitt rechtwinklig zu der Längsrichtung des Metalldrahtbündels im Wesentlichen 1/n ist, wobei n eine Anzahl von Metalldrähten in dem Metalldrahtbündel ist.
Radialreifen nach Anspruch 2, bei welchem eine Anzahl n von Metalldrähten in dem Metalldrahtbündel 2 bis 6 beträgt.
Radialreifen nach Anspruch 2, bei welchem ein Drahtdurchmesser der Metalldrähte in der Gürtelschicht 0,18 bis 0,35 mm beträgt und eine Zugfestigkeit der Metalldrähte in der Gürtelschicht 3130 bis 4410 MPa.
Radialreifen nach Anspruch 2, bei welchem ein Drahtdurchmesser der Metalldrähte in der Gürtelschicht 0,19 bis 0,28 mm beträgt und eine Zugfestigkeit der Metalldrähte in der Gürtelschicht 3430 bis 4410 MPa.
Radialreifen nach Anspruch 2, bei welchem ein Material der Metalldrähte in der Gürtelschicht ein Stahlmaterial ist, das zumindest 0,7 Gew.-% Kohlenstoff beinhaltet.
Radialreifen nach Anspruch 2, bei welchem die Gürtelschicht aus zwei Gürtellagen gebildet ist und Beziehungen der folgenden Formeln erfüllt sind: 1,00 mm ≤ G1 ≤ 2,00 mm (1) 0,32 mm ≤ G2 ≤ 0,65 mm (2) 0,25 mm ≤ δG ≤ 1,00 mm (3),wobei G₁ eine Gesamtdicke der beiden Lagen ist, G₂ ein Abstand zwischen Metalldrähten einer in Radialrichtung inneren Lage und Metalldrähten einer in Radialrichtung äußeren Lage, und δG ein Intervall zwischen den Metalldrahtbündeln in jeder Lage.
Radialreifen nach Anspruch 2, bei welchem die Metalldrähte in der Gürtelschicht einen Winkel von 15 bis 35° in Bezug auf eine Äquatorialebene des Reifens bilden.
Radialreifen nach Anspruch 2, bei welchem die organischen Fasern in der Deckschicht im Wesentlichen parallel zu einer Reifenumfangsrichtung ausgerichtet sind.
Radialreifen nach Anspruch 2, bei welchem ein Material der organischen Fasern in der Deckschicht Polyethylennaphthalat ist.
Radialreifen nach Anspruch 2, bei welchem ein Material von Korden der radialen Karkassenlage Polyethylennaphthalat ist.
Radialreifen nach Anspruch 2, bei welchem zumindest eine Verstärkungsschicht, die aus Gummi gebildet ist oder deren Hauptkomponente Gummi ist, zwischen der Lauffläche und der Gürtelschicht vorgesehen ist.
Radialreifen nach Anspruch 2, bei welchem zumindest eine Verstärkungsschicht, die aus Gummi gebildet ist oder deren Hauptkomponente Gummi ist, zwischen der Deckschicht und der Gürtelschicht vorgesehen ist.
Radialreifen nach Anspruch 16, bei welchem eine Breite der Verstärkungsschicht in Breitenrichtung des Reifens 70 bis 110% einer Breite einer in Reifenradialrichtung innersten Gürtellage in der Richtung der Breite des Reifens beträgt.
Radialreifen nach Anspruch 16, bei welchem eine Dicke der Verstärkungsschicht 0,2 bis 1,2 mm beträgt.
Radialreifen nach Anspruch 16, bei welchem eine Dicke der Verstärkungsschicht 0,3 bis 0,8 mm beträgt.
Radialreifen nach Anspruch 16, bei welchem eine 100% Zugbeanspruchung von Gummibereichen der Verstärkungsschicht 1,0 bis 8,0 MPa beträgt.
Radialreifen nach Anspruch 16, bei welchem eine 100% Zugbeanspruchung von Gummibereichen der Verstärkungsschicht höher ist als eine 100%-ige Zugbeanspruchung von Gummi der Lauffläche.
Radialreifen nach Anspruch 16, bei welchem die Verstärkungsschicht, deren Hauptkomponente Gummi ist, kurze organische Fasern oder kurze Metallfasern beinhaltet.