DE69009855T2

DE69009855T2 - Radialer Luftreifen.

Info

Publication number: DE69009855T2
Application number: DE69009855T
Authority: DE
Inventors: Stanley Navaux
Original assignee: Goodyear Tire and Rubber Co
Current assignee: Goodyear Tire and Rubber Co
Priority date: 1989-05-01
Filing date: 1990-04-27
Publication date: 1994-12-08
Anticipated expiration: 2010-04-28
Also published as: DE69009855D1; EP0396494A2; EP0396494B1; JPH02141502U; EP0396494A3

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Radialreifen mit einer Karkasse, die verschiedene Kordlagen aufweist, die durch im wesentlichen radial ausgerichtete parallele organische Filamente, Zwirne oder Korde verstärkt sind. Die Filamente, Zwirne oder Korde von jeder Karkassenlage sind verschieden orientiert in bezug auf die Äquatorialebene des Reifens, und die Lagen sind axial um ein Paar von axial getrennten Wulstkernen gefaltet. Der Reifen weist darüber hinaus mindestens zwei Gürtellagen auf, die radial nach außen von den Karkassenlagen in einer Laufflächenkrone des Reifens angeordnet sind, wobei die Gürtellagen auch durch organische Filamente, Zwirne oder Korde verstärkt sind.
Solche Reifen sind z.B. in der Patentanmeldung EP-A-0 329 592 offenbart. Sie sind jedoch gemäß einem eher teuren Herstellungsverfahren hergestellt und entsprechen nicht genau den Erfordernissen der Luftfahrzeugindustrie, nach äußerst leichten und kompakten Reifen.
Ein bekannter Reifen, der die Merkmale des Oberbegriffs von Anspruch 1 aufweist, ist z.B. in EP-A-0 312 038 offenbart. Es ist generell in der Reifentechnik erkannt, daß Reifen für den Gebrauch auf Luftfahrzeugen im Vergleich zu Reifen, die für Kraftfahrzeuge, Busse, Lastwagen oder ähnliche bodengebundene Fahrzeuge benutzt werden, unter Bedingungen von sehr hohen Geschwindigkeiten und großen Ladegewichten einsatzfähig sein müssen. Man hat jedoch verstanden, daß Reifen für solche erdgebundene Fahrzeuge vorteilhaft in Übereinstimmung mit den breiten Aspekten der hier beschriebenen Erfindung gemacht werden können. Wie hier und in den Ansprüchen benutzt, ist ein Reifen "geeignet für den Gebrauch auf einem Luftfahrzeug", wenn der Reifen den Größen- und Belastungsbereichen, oder der Kordlagendimensionierung entspricht, die entweder im YEARBOOK OF THE TIRE AND RIM ASSOCIATION, oder im YEARBOOK OF THE EUROPEAN TIRE AND RIM TECHNICAL ORGANISATION für das Jahr, in dem der Reifen hergestellt ist, oder in den laufenden USA military specification "MIL-T-5041" spezifiziert ist.
Die vorliegende Erfindung möchte einen Radialreifen schaffen, der besonders geeignet ist für den Gebrauch auf einem Luftfahrzeug, mit hervorragender Dimensions- und Querstabilität, höherer Karkassendauerhaftigkeit sowie einer geringen Wärmeerzeugung. Gemäß der Erfindung ist ein Luftradialreifen angegeben, wie in den angehängten Ansprüchen definiert.
Um Fachleute mit den Prinzipien der Erfindung vertraut zu machen, werden gewisse gegenwärtig bevorzugte Ausführungsformen der besten jetzt betrachteten Ausführungsform zur Anwendung der Erfindung hier beschrieben unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren.
Fig. 1 ist eine Schnittansicht eines Reifens entsprechend einer Ausführungsform der Erfindung in der Ebene, die die Drehachse des Reifens beinhaltet;
Fig. 2 ist eine vergrößerte Teilansicht eines Wulstteiles des Reifens, der in Fig. 1 dargestellt ist; und
Fig. 3 und 4 sind vergrößerte Schnittansichten von Monofilamentabschnitten, die für die Benutzung in Gürtel und Bremslagen des Reifens gemäß der Erfindung geeignet sind.
In Bezug auf Fig. 1 hat ein Luftfahrzeugreifen 10 der Größe 25,5 x 8,0 R14 ein Paar im wesentlichen undehnbaren ringförmigen Wulstkernen 11, 12, die axial getrennt sind, wobei verschiedene Karkassenlagen 13, 14, 15, 16, 17, 18 sich zwischen den Wulstkernen erstrecken.
Wie hier und in den Ansprüchen benutzt, beziehen sich die Ausdrücke "axial" auf Richtungen, die parallel sind zur Rotationsachse des Reifens, und "radial" auf die Richtungen, die radial auf oder weg von der Drehachse eines Reifens zeigen. Jede der Karkassenlagen 13 bis 18 weist eine Vielzahl von Verstärkungselementen auf, die unter 75º bis 90º, vorzugsweise 80º bis 89º, ausgerichtet sind bezüglich der äquatorialen Ebene (CP) des Reifens. ln anderen Worten ist ein Reifen gemäß der Erfindung gängig als Radialreifen bezeichnet. Wie hier und in den Ansprüchen benutzt, bezeichnet die "äquatoriale Ebene" eines Reifens eine Ebene, die senkrecht auf der Drehachse des Reifens steht und durch die Mitte der Reifenlauffläche verläuft. Gemäß der Erfindung weisen die Karkassenlagen mindestens zwei aufwärts umgelegte Karkassenlagen 15, 16, 17, 18 und mindestens eine abwärts umgelegte Karkassenlage 13, 14 auf. Jede der aufwärts umgelegten Karkassenlagen 15, 16, 17, 18 ist axial und radial nach außen um jeden der Wulstkerne 11, 12 gefaltet, und die abwärts umgelegten Karkassenlagen 13, 14 sind zumindest zum Teil radial und axial nach innen um jeden der Wulstkerne 11, 12 und die aufwärts umgelegten Karkassenlagen 15, 16, 17, 18 gefaltet. Die abwärts umgelegten Karkassenlagen 13, 14 sind soweit um die Wulstkerne gefaltet, daß die entsprechenden Kanten der abwärts umgelegten Lagen axial nach innen von den axialen Mittelpunkten 51, 52 der entsprechenden Wulstkerne 11, 12 angebracht sind.
Es sind Reifen hergestellt worden, in denen die Verstärkungselemente der zwei radial innersten aufwärts (umgelegten) Karkassenlagen 15, 16 mit 82º bezüglich der Äquatorialebene CP angeordnet sind, wobei die Verstärkungselemente der dritten und vierten aufwärts umgelegten Karkassenlagen 17, 18 unter 85º bezüglich der Äquatorialebene CP angeordnet waren, und die Verstärkungselemente der zwei abwärts umgelegten Karkassenlagen 13, 14 unter 88º bezüglich der Äquatorialebene CP angeordnet waren. Zum Zeitpunkt der Verfassung dieser Beschreibung glaubte man nicht, daß es wesentlich ist für die Anwendung dieser Erfindung, daß die Verstärkungselemente von zwei benachbarten Karkassenlagen die gleiche Orientierung haben.
Andererseits ist verstanden worden, daß in bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung die Orientierung der Verstärkungselemente in jeder Karkassenlage, oder Paar von Karkassenlagen, näher an 90º kommt als die Anordnung der Verstärkungselemente der nächsten radial innersten Lage oder Paar von Karkassenlagen, und daß die eingeschlossenen Winkel zwischen den Winkeln der radial benachbarten Karkassenlagen nicht größer als 10º, und bevorzugt nicht größer als 40, sein sollten. Für Einzelheiten über das Problem der Lagenwinkel sei hier auf die US-Patentanmeldung 156 624 (angemeldet am 17. Februar 1988) verwiesen.
Im Fall, daß der Reifen der schlauchlosen Gattung angehört, ist eine hauptsächlich luftundurchlässige Lage 72 innerhalb aller Karkassenlagen angeordnet. Am bevorzugtesten ist die Anordnung einer Trennungslage (nicht gezeigt) zwischen der luftundurchlässigen Lage 72 und der innersten aufwärts umgelegten Karkassenlage 15 angebracht. Die Trennungslage dient zur Trennung der luftundurchlässigen Lage von dem elastomeren Material, in welchem die Verstärkungselemente der Karkassenlage 15 eingelassen sind. Reifen sind gemäß der Erfindung hergestellt worden, mit einer Trennungslage, welche Verstärkungselemente aus 840/l Nylonkord aufweisen, wie im EP-Patent 172 294 beschrieben.
Die Verstärkungselemente von allen Karkassenlagen 13 bis 18 können im wesentlichen dieselben sein und jeweils ein Monofilament aus 4400 dTex Nylon aufweisen. Ein Monofilament ist per definitionem ein Kord, bestehend aus einem Filament. Die Monofilamente können entweder einen runden Querschnitt aufweisen oder können, wie später beschrieben, abgeflacht sein, in Bezug auf Fig. 3 bis 5. Die Monofilamente in jeder Lage sind vorzugsweise mit einer minimalen Dichte von 16 EPI angeordnet, um die erwünschten mechanischen Eigenschaften der Reifenkarkasse zu erzielen. Während die Lagen eines Radialreifens Spannungs- und Kompressionszyklen unterzogen werden, sind die Ermüdungseigenschaften von größter Wichtigkeit. Monofilamente aus Nylon haben folgende Eigenschaften:
Bruchzähigkeiten von mindestens 6 cN/dTex,
Modulus von mindestens 30 cN/dTex,
Bruchdehnung von mindestens 15%
führen zu einer Karkasse, die die gefragten Eigenschaften hat, um in Hochgeschwindigkeitsreifen und in Reifen mit hohem inneren Druck, wie Flugzeugreifen, eingebaut zu werden.
Eine Gürtelstruktur 30 mit zwei oder mehreren Gürtellagen 31-38, die eine pyramidenähnliche Anordnung aufweisen, ist radial außerhalb von allen Karkassenlagen 13-18 in einer Laufflächenkrone des Reifens 10 angeordnet. Ein bodenberührender Abschnitt 40 der Lauffläche ist radial nach außen von der Gürtelstruktur 30 angeordnet, und ein Seitenwandabschnitt 20, 21 erstreckt sich radial nach innen von jeder axialen Kante des Laufflächenabschnitts bis zu einem entsprechenden Wulstteil 22, 23. In der bevorzugten Ausführungsform aus Fig. 1 weist jede der acht Gürtellagen parallele Monofilamente aus Nylon auf, die eine Dichte von 18 EPI haben und unter 10º bis 20º bezüglich der Äquatorialebene CP des Reifens angeordnet sind und eine Gewebedichte von 18 EPI aufweisen. Reifen sind gemäß dieser bevorzugten Ausführungsform hergestellt worden, bei denen die 4400 dTex Nylon-Monofilamente abgeflacht sind und die folgenden Eigenschaften aufweisen:
Schnitthöhe: 0,4 mm
Schnittbreite: 1,2 mm
Bruchzähigkeit: 7,5 cN/dTex
Modul bzw. Modulus: 50 cN/dTex
Bruchdehnung: 19 %
Schrumpfung: 3,7%
Die verschiedenen Messungen wurden mit der Standardzerreißprobe und, für die Schrumpfungsmessungen, mit einem TESTRITE Schrumpfmeßgerät durchgeführt.
Eine oder mehrere Lagen 60-62, von denen jede aus einem einzigen spiralförmig gedrehten Streifen besteht, und im wesentlichen unter 0º bezüglich der Äquatorialebene CP angeordnet, sind zwischen der Gürtelstruktur 30 und dem Laufflächenteil 40 eingefügt. Die spiralförmig gedrehten Streifen erstrecken sich über die gesamte Breite des Gürtels und sind mittels Kord verstärkt, welche eine Dichte von ungefähr 19 EPI aufweisen und aus 2100/3 dTex Nylon bestehen. Jede Lage 60-62 kann auch aus spiralförmig gewickeltem, mit Kautschuk überzogenem Ein-Nylonkord oder Monofilament bestehen.
Es ist selbstverständlich, daß die besondere Gürtelstruktur die in Fig. 1 dargestellt und hier beschrieben ist, nur ein Beispiel einer bevorzugten Ausführungsform darstellt, und daß ein Reifenentwickler eine beliebige Anordnung von ungefalteten oder sogar gefalteten Gürtellagen benutzen kann, in Übereinstimmung mit den Leistungsanforderungen eines besonderen Reifens, und dabei die Erfindung anwendet. Spiralförmig gedrehte nylonverstärkte Streifen in den radial äußeren Lagen zusammen mit dem Monofilament-Nylon, das die radial inneren Gürtellagen verstärkt, tragen zu Reifen bei, welche die Festigkeit besitzen, um außergewöhnlich großen Biegekräften und hohen Geschwindigkeiten (wie es der Fall für Flugzeugreifen ist) zu widerstehen.
Man glaubt, daß die Anordnung der Verstärkungsstreifen in den Wulstteilen der Reifen gemäß der bevorzugten Ausführungsform, zur Produktqualität beitragen. In der bevorzugten Ausführungsform sind verschiedene Verstärkungsstreifen über dem Wulstteil 22, 23 angeordnet, und zwar zwischen den aufwärts umgelegten und den abwärts umgelegten Karkassenlagen.
Die Anordnung der Verstärkungsstreifen kann am besten in Bezug auf Fig. 2 beschrieben werden, welche eine vergrößerte Teilansicht eines Reifenwulstteiles aus Fig. 1 darstellt. Mindestens ein Verstärkungsstreifen 65, 66 aus 940/2 dTex Nylonkord hat mindestens einen Abschnitt, der zwischen der radial äußersten aufwärts umgelegten Karkassenlage 18 und der radial innersten abwärts umgelegten Karkassenlage 14 eingefügt ist. Bevorzugt haben die Verstärkungsstreifen 65, 66 eine radial äußerste Kante einer beliebigen aufwärts umgelegten Karkassenlage, man folge dem Weg der aufwärts umgelegten Lagen, die sich entlang dem APEX 67 erstrecken und zum Teil um den entsprechenden Wulstkern 11, 12 gebogen sind. Falls erwünscht, können die zwei Streifen 65, 66 durch einen einzigen Streifen aus Nylonkord ersetzt werden, vorausgesetzt, daß er im wesentlichen in gleicher Art angeordnet ist. Die Nylonkorde der Verstärkungsstreifen 65, 66 sollten eine Gewebedichte von etwa 24 EPI aufweisen und unter Winkel von 30º bis 60º bezüglich der Umfangsrichtung des Reifens ausgerichtet sein, bevorzugt unter 40º bis 50º. Der APEX 67 besteht aus Kautschuk mit einer SHORE A-Härte von 76 - 84.
Zwischen der radial äußersten abwärts umgelegten Karkassenlage 13 und dem Wulstband 68 ist eine weitere Verstärkungslage 69 angebracht, in der Technik bekannt als SEMI-SHIPPER. Dieser SEMI-SHlPPER ist durch Nylonkord verstärkt mit einer Neigung zwischen 50º und 70º bezüglich der Umfangslinien des Reifens.
Fig. 3 bis 5 zeigen Schnitte von Nylon-Monofilamenten, die für die Ausführung der Erfindung besonders geeignet sind. Leicht abgeflachte Filamente mit einem im wesentlichen ovalen Querschnitt (siehe Fig. 3), stark abgeflachte Filamente mit abgerundeten Kanten (siehe Fig. 4) oder die eine mittlere Einengung aufweisen (siehe Fig. 5) bieten Meßvorteile und haben eine geringere Nietfläche für eine gegebene Dichte von Kord (EPI) als Filamente mit herkömmlichem kreisförmigem Querschnitt. Bevorzugt haben die Nylon-Monofilamente eine größte lineare Querschnittsausdehnung, d.h. eine Breite, die 2 bis 5 mal die der Querschnittsausbreitung senkrecht zur Breite, d.h. ihrer Dicke, beträgt. Infolge erlauben sie die Herstellung leichterer und kompakterer Reifen, welche zusätzlich eine bessere Querstabilität aufweisen. Um die Adhäsion des Kautschuks an die Filamente zu verbessern, können profilierte Filamente von Vorteil sein; Filamentquerschnitte, die scharfe Kanten haben, sind jedoch für Rißerzeugung in dem benachbarten Kautschuk anfällig, und sollten deshalb vermieden werden. Es ist von Vorteil in der Anwendung dieser Erfindung, die Filamente mit einem passenden Klebstoff zu überziehen, um den Verbund zwischen Kautschuk und Monofilamenten zu verbessern.
Nylon-Monofilamente, die besonders für die Umsetzung der Erfindung geeignet sind, sind jene, die von E.I.DuPont de Nemours & CO, aus WILMINGTON, DELAWARE, unter dem Warenzeichen "HYTEN" vertrieben werden.

Claims

1. Luftreifen (10) mit mindestens zwei Karkassenlagen (13 bis 18), zumindest teilweise axial um ein Paar axial beabstandete Wulstkerne (11, 12) gefaltet, wobei jede Karkassenlage eine Vielzahl von parallelen Verstärkungselementen aufweist, die unter 75º bis 90º bezüglich einer Äquatorialebene (CP) des Reifens angeordnet sind, zwei oder mehr Gürtellagen (31-38), die radial außerhalb der Karkassenlagen in einer Laufflächenkrone des Reifens angeordnet sind, wobei die Verstärkungselemente der Karkassenlagen (13-18) aus Nylon-Monofilamenten von mindestens 3000 dTex bestehen, mit einer Zähigkeit von mindestens 6 cN/dTex und mit einem länglichen Querschnitt, wobei ihre größte lineare Querschnittsausdehnung, d.h. ihre Breite, das zwei- bis fünffache der linearen Querschnittsausdehnung senkrecht zur Breite beträgt, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstärkungselemente der Karkassenlagen (13-18) einen Modul von mindestens 35 cN/dTex und eine Schrumpfung von höchstens 5 % aufweisen und daß die Verstärkungselemente der Gürtellagen (31-38) aus Nylon-Monofilamenten von mindestens 3000 dTex bestehen, eine Zähigkeit von mindestens 6 cN/dTex, einen Modul von mindestens 35 cN/dTex und eine Schrumpfung von höchstens 5 % aufweisen.

2. Luftreifen (10) gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet. daß mindestens eine Lage (60-62) eines spiralförmig gedrehten Streifens eingefügt ist zwischen den Gürtellagen (31-38) und einem Laufflächenteil (40) des Reifens, wobei der Streifen durch Multifilament- Nylonkord verstärkt ist, das im wesentlichen unter 0º bezüglich der Äquatorialebene (CP) des Reifens angeordnet ist.

3. Luftreifen (10) gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch mindestens zwei aufwärts (umgelegte) Karkassenlagen (15-18) und mindestens eine abwärts (umgelegte) Karkassenlage (13- 14), wobei die aufwärts umgelegte Karkassenlage axial und radial nach außen um jeden Wulstkern (11, 12) gefaltet ist und jede abwärts umgelegte Karkassenlage zumindest teilweise axial nach innen um die aufwärts umgelegten Karkassenlagen und Wulstkerne gefaltet ist.

4. Luftreifen (10) wie in einem der vorangehenden Ansprüche beschrieben, dadurch gekennzeichnet. daß die Verstärkungselemente der radial innersten Karkassenlage (15) unter ungefähr 82º in Bezug zu der äquatorialen Ebene ausgerichtet sind, die Verstärkungselemente der radial äußersten Karkassenlage (13) unter etwa 90º bezüglich der äquatorialen Ebene orientiert sind, und die Verstärkungselemente von mindestens einer Karkassenlage, die angeordnet ist zwischen den innersten und den äußersten Karkassenlagen, unter etwa 85º in bezug auf die Äquatorialebene (CP) orientiert sind.

5. Luftreifen (10) gemäß Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß er mindestens einen durch Nylonkord verstärkten Streifen (65, 66) aufweist, der zwischen der radial innersten abwärts umgelegten Karkassenlage (14) und der benachbarten aufwärts umgelegten Karkassenlage (18) eingefügt ist, wobei die radial äußersten Kanten der Verstärkungsstreifen radial außerhalb von der radial äußersten Kante von beliebigen aufwärts umgelegten Karkassenlagen (15-18) angeordnet sind. wobei die Streifen dem Weg der aufwärts umgelegten Lagen folgen, sich entlang dem APEX (67) erstrecken, und um die entsprechenden Wulstkerne (11, 12) gefaltet sind.

6. Luftreifen (10) gemäß Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Nylonkorde der Verstärkungsstreifen (65, 66) unter Winkeln von 30º bis 60º bezüglich der Umfangsrichtung des Reifens angeordnet sind.

7. Luftreifen (10) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Monofilamentverstärkungselemente aus mindestens 3500 dTex Nylon bestehen, mit einer Zähigkeit von mindestens 7 cN/dTex, einem Modul von mindestens 40 cN/dTex, einer Bruchdehnung von mindestens 18 % und einer Schrumpfung von höchstens 4 %.

8. Luftreifen (10) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstärkungselemente der Gürtellagen (31-38) einen länglichen Querschnitt aufweisen, wobei ihre größte lineare Querschnittsausdehnung, d.h. Breite, das zwei- bis fünffache der linearen Querschnittsausdehnung senkrecht zur Breite beträgt.