DE69207866T2

DE69207866T2 - Luftreifen

Info

Publication number: DE69207866T2
Application number: DE69207866T
Authority: DE
Inventors: Kazuhiko Kawamura; Masato Komatsuki
Original assignee: Sumitomo Rubber Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Rubber Industries Ltd
Priority date: 1991-11-21
Filing date: 1992-11-18
Publication date: 1996-05-30
Anticipated expiration: 2012-11-19
Also published as: JP3072929B2; JPH05140881A; DE69207866D1; EP0543640B1; US5472033A; EP0543640A1

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen mit Gürtel versehenen Luftreifen, in welchem die Gürtelbeständigkeit, die Lenkstabilität und der Fahrkomfort verbessert sind.
Im allgemeinen sind Radialreifen mit laufflächenverstärkenden Gürteln vorgesehen. Für derartige Gürtel ist ein Kompaktcord mit einem 1 x 3 Aufbau in weitem Maß verwendet worden.
Ein derartiger 1 x 3 Kompaktcord ist aus drei Stahlmonofilamenten zusammengesetzt, welche kompakt zusammen verdreht sind. Das heißt, zwischen den benachbarten Filamenten ist keine Lücke gebildet, wie in Fig. 6 gezeigt. Daher wird ein geschlossener Raum (H) bei der Mitte der Corde (A) gebildet und Abdeckgummi (B) kann nicht in diesen zentralen Raum (H) eindringen. Als eine Folge ist der Zentralteil der Oberfläche des Monofilamentes (F) nicht von dem Abdeckgummi (13) bedeckt. Der unbedeckte Teil wird ohne weiteres von jedwedem Wasser korrodiert, welches in den Reifenlaufflächenteil aus einem beschädigten Teil eindringt, und die Korrosion ist anfällig dafür, sich schnell durch den Raum (H) auszubreiten, was die Reifenbeständigkeit in großem Maß verringert.
Um derartiges Aussetzen der Stahlmonofilamentoberfläche zu vermeiden, ist ein lockerer Cord vorgeschlagen worden, worin, wie in Fig. 7 gezeigt, gerade Stahlmonofilamente (F) locker zusammenverdreht sind. Daher kann das Eindringen des Abdeckgummis verbessert werden und die Oberflächen der Filamente können besser durch das Abdeckgummi abgedeckt werden, weil, wenn die Cordspannung klein ist, die Lücken (G) zwischen den Filamenten hinreichend sind, damit das Abdeckgummi ohne weiteres in den Cord eindringt.
Jedoch neigt, wegen der sehr großen Dehnung eines derartig lockeren Cordes unter einer kleinen Last, wenn lockere Corde in einem Rohreifen wie einem Gürtel zusammengefügt sind und der Reifenaufbau im Vulkanisierverfahren unter Druck gesetzt wird, der Gürtel dazu, sich ungleichmäßig zu dehnen oder deformieren, was die Reifengleichförmigkeit beeinträchtigt und auch die Gürtelstarrheit erniedrigt. Als eine Folge werden die Lenkstabilität, der Abrollwiderstand, das Reifenleben und dergleichen in großem Maße verringert.
Überdies werden, wenn irgendeine Spannung an dem lockeren Cord während der Gummierung des Cordes angelegt wird, die Lücken zwischen den Filamenten eng oder geschlossen, was das gleiche alte Problem schlechten Gummieindringens verursacht.
Die vorliegenden Erfinder entdeckten, daß die Probleme des Gummieindringens gelöst werden können, indem ein oder zwei der drei Stahlfilamente in einem 1 x 3 Aufbaucord gewellt werden.
In diesem verbesserten Aufbau bilden die drei Stahlfilamente jedoch eine dreieckige Anordnung, welche stabil ist, und daher weist der Cord eine relativ hohe Biegestarrheit auf. Als eine Folge ist der Fahrkomfort etwas beeinträchtigt.
EP-A-0 462 716, die im Stand der Technik im Ausdruck der Artikel 54(3)-(4) EPÜ umfaßt ist, offenbart einen Reifen mit Gürtelcorden, die vier Stahlmonofilamente des gleichen Durchmessers mit einemoder zwei gewellten Stahlmonofilamenten umfassen.
Es ist daher das Ziel der vorliegenden Erfindung, einen Luftreifen mit einem Gürtel zu schaffen, in welchem, um die oben erwähnten Probleme zu lösen, das Eindringen von Gummi in Gürtelcorde verbessert ist, und die Corddehnung unter einer kleinen Last verringert ist, und weiter die Biegestarrheit der Gürtelcorde erniedrigt ist.
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung umfaßt ein Luftreifen eine Karkasse, die sich zwischen Wulstbereichen erstreckt, und einen Gürtel, der radial außerhalb der Karkasse in einem Laufflächenteil angeordnet ist, wobei der Gürtel aus Corden hergestellt ist, die in Abdeckgummi bei einem Winkel (theta) mit Bezug auf den Reifenäquator eingebettet sind, wobei jeder des Gürtelcordes vier Stahlmonofilamente mit den gleichen Durchmessern aufweist, die Durchmesser von 0,2 bis 0,35 mm betragen, die vier Stahlmonofilamente ein oder zwei gewellte Stahlmonofilamente und ungewellte Stahlmonofilamente umfassen, und die vier Stahlmonofilamente kompakt zusammengedreht sind, um so Berührungsteile und Nicht- Berührungsteile zwischen jedem des gewellten Stahlmonofilamentes und den benachbarten Stahlmonofilamenten zu bilden, und das Abdeckgummi für die Gürtelcorde ein komplexes Elastizitätsmodul von 45 bis 150 kp/cm² aufweist.
Wenn die Stahlmonofilamente kompakt zusammenverdreht werden, ist die Corddehnung unter einer kleinen Last kleiner als ein lockerer Cord. Jedoch dringt, weil die verdrehten Monofilamente ein oder zwei gewellte Monofilamente umfassen, das Abdeckgummi ohne weiteres in den Cord durch die resultierenden Lücken bei den nichtberührenden Teilen.
Weiter werden, um keine starre dreieckige Anordnung zu bilden, vier Filamente in einem Cord verwendet. Weiter weisen alle der Filamente, von welchen ein oder zwei gewellt sind, den gleichen Durchmesser auf. Daher wird das Abstandsgleichgewicht zwischen den vier Filamenten gestört, und der Cord kann leichter als der 1 x 3 Cord gebogen werden.
Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden nun detailliert in verbindung mit den begleitenden Zeichnungen beschrieben werden, in welchen:
Fig. 1 eine Querschnittsansicht eines Reifens gemäß der vorliegenden Erfindung ist;
Fig. 2 eine perspektivische Ansicht eines Gürtelcordes ist;
Fig. 3 eine Querschnittsansicht eines geöffneten Teils des Gürtelcordes ist;
Fig. 4 eine Draufsicht eines gewellten Monofilamentes ist, das in dem Gürtelcord verwendet wird;
Fig. 5 eine Draufsicht eines ungewellten Monofilamentes ist, das in dem Gürtelcord verwendet wird; und
Fig. 6 und 7 Querschnittsansichten der Gürtelcorde sind, die den Stand der Technik erklären.
In Fig. 1 weist ein Luftreifen 1 einen Laufflächenteil 2, ein Paar von Wulstbereichen 5 und ein Paar von Seitenwänden 3 auf, die sich zwischen den Laufflächenrändern und den Wulstbereichen 5 erstrecken.
Der Reifen 1 umfaßt einen Wulstkern 4, der in jedem Wulstbereich 5 angeordnet ist, eine Karkasse 6, die sich zwischen den Wulstbereichen 5 erstreckt und um die Wulstkerne 4 geschlagen ist, um zwei umgeschlagene Karkassenteile 6b und einen Hauptteil 6a zu bilden, und zumindest einen laufflächenverstärkenden Gürtel 9 (in diesem Ausführungsbeispiel zwei Gürtel 9A und 9B), die radial außerhalb der Karkasse 6 in dem Laufflächenteil 2 angeordnet sind.
Die Karkasse 6 umfaßt zumindest eine Lage 6A von Corden, die mit 75 bis 90 Grad mit Bezug auf den Reifenäquator gelegt sind.
Zwischen dem Karkassenhauptteil 6a und jedem der umgeschlagenen Teile 6b ist ein Wulstreiter 8, der aus Hartgummi hergestellt ist, angeordnet. Die Wulstreiter erstrecken sich verjüngend radial auswärts von den Wulstkernen 4, um die Wulstbereiche 5 und unteren Seitenwände 3 zu verstärken und dadurch die laterale Steifheit des Reifens zu erhöhen.
Die Karkasse 6 ist in diesem Ausführungsbeispiel aus einer Lage 6A aus Nylonfasercorden zusammengesetzt.
Für die Karkasse werden organische Fasercorde, z.B. Polyester, Rayon, aromatisches Polyamid oder dergleichen vorzugsweise verwendet. Jedoch können Stahlcorde verwendet werden.
In diesem Ausführungsbeispiel ist der radial innere Gürtel 9A, der auf der Karkasse 6 angeordnet ist, breiter als die radial äußere Lage 9B, die auf der inneren Gürtellage 9A angeordnet ist. Der Gürtel 9 als ein Ganzes weist genug Breite auf, um die gesamte Breite des Laufflächenteils 2 zu verstärken.
Jeder der Gürtel 9A und 9B ist aus parallelen Corden 10 hergestellt, die in Abdeckgummi 11 eingebettet sind und in einem Winkel (theta) von 12 bis 25 Grad mit Bezug auf den Reifenäquator gelegt sind, so daß die Corde in dem inneren Gürtel 9A die Corde in dem äußeren Gürtel 9B kreuzen.
In der vorliegenden Erfindung ist der Gürtelcord 10 aus nur vier Stahlmonofilamenten 12 zusammengesetzt, welche wie in Fig. 2 gezeigt zusammengedreht sind, worin eines oder zwei der vier Stahlmonofilamente gewellt ist und die verbleibenden drei oder zwei Stahlmonofilamente nicht gewellt sind.
In dem Beispiel, das in Fig. 2 gezeigt ist, ist nur ein Filament gewellt. Jedoch ist der Gürtelcord 10 bevorzugt aus zwei gewellten Monofilamenten 12A und zwei ungewellten Monofilamenten 12B zusammengesetzt.
Fig. 4 und Fig. 5 zeigen ein einzelnes gewelltes Monofilament 12A und ein einzelnes ungewelltes Monofilament 12B respektive, bevor sie zu einem Cord zusammengedreht werden. Wie in Fig. 4 gezeigt, wird das gewellte Monofilament 12A zuvor gewellt. Wie in Fig. 5 gezeigt, ist das ungewellte Monofilament 12B gerade.
Die vier Monofilamente 12A und 12B in einem Cord weisen den gleichen Durchmesser (d) auf.
Demgemäß ist, wenn sie wie in Fig. 2 zusammengedreht sind, der Gürtelcord 10 mit nichtberührenden Teilen P zwischen dem gewellten Monofilament 12A und den benachbarten Monofilamenten längs der ganzen Länge des Cordes vorgesehen. So werden Öffnungen oder Lücken T bei jedem nichtberührenden Teil P wie in Fig. 3 gezeigt gebildet, durch welche das Abdeckgummi in den zentralen Raum des Cords eindringt.
Das gewellte Monofilament 12A kann zweidimensional gewellt sein, indem ein gerades Monofilament in einer flachen Ebene mit kleinen Ganghöhen gebogen wird.
In alternativer Weise kann das gewellte Monofilament 12A dreidimensional gewellt sein, indem ein gerades Monofilament mit einem kleinen Durchmesser und kleinen Ganghöhen gewendelt wird.
Die Wellenabstände sind vorzugsweise 0,31- bis 0,70-mal die Corddrehungsabstände.
Die Wellenhöhe (von Spitze zu Spitze) ist vorzugsweise 1,5- bis 2,5-mal der Durchmesser (d) der Filamente 12A und 12B.
In der vorliegenden Erfindung werden das gewellte Monofilament 12A und das ungewellte Monofilament 12B kompakt zusammengedreht, so daß die angrenzenden Filamente einander allgemein berühren. Demgemäß wird die Dehnung davon kleiner als jene eines lockeren Cordes.
Die oben erwähnten Lücken T bei den Nicht-Kontaktteilen P betragen nicht mehr als 0,6-mal der Durchmesser (d).
Um die Lenkstabilität und die Reifengleichförmigkeit zu maximieren, ist es bevorzugt, daß die Dehnung des Gürtelcordes 10 unter 5 kp Last kleiner als 0,3 % ist.
Um dies zu erreichen, indem Stärke in dem Gürtel vorgesehen wird, wird der oben erwähnte Durchmesser (d) in dem Bereich von 0,20 bis 0,35 mm eingestellt, bevorzugterweise 0,25 bis 0,28 mm.
Wenn der Durchmesser (d) kleiner als 0,2 mm ist, ist der Cord nicht mit hinreichender Stärke versehen.
Auf der anderen Seite nehmen, wenn der Durchmesser (d) größer als 0,35 mm ist, der Corddurchmesser und damit die Gürteldicke zu und als eine Folge nimmt das Reifengewicht auf unerwünschte Weise zu.
Auf der anderen Seite weist die Gummiverbindung, die jetzt als Abdeckgummi 11 verwendet wird, ein komplexes Elastizitätsmodul E* von 45 bis 150 kp/cm² auf.
Hier wird das komplexe Elastizitätsmodul E* unter den folgenden Bedingungen gemessen: 10 % anfängliche Belastung, 10 Hz Sinuswelle mit 2 % Amplitude und Temperatur von 70 Grad C, unter Verwendung eines Teststückes (4 mm Breite, 30 mm Länge und 2 mm Dicke), mit einem Viskoelastizitätsspektrometer aus der Herstellung von IWAMOTO SEISAKUSYO.
Wenn das komplexe Elastizitätsmodul E* kleiner als 45 kp/cm² ist, wird die Gürtelstarrheit für gute Lenkstabilität unzureichend, und der Schnittwiderstand der Gürtelcorde während scharfen Wendens wird erniedrigt.
Wenn das komplexe Elastizitätsmodul E* größer als 150 kp/cm² ist, wird es schwierig für das Abdeckgummi, in den Cord einzudringen.
Weiter ist der Beulstärkekoeffizient K von jedem der Gürtel größer als 80 und kleiner als 165.
Hier ist der Beul- bzw. Knickstärkekoeffizient K durch den Cordzählwert M pro 5 cm Breite geteilt durch sin (theta) definiert. Der Winkel (theta) ist der Gürtelcordwinkel mit Bezug auf den Reifenäquator (12 Grad " theta " 25 Grad).
Wenn der Beulstärkekoeffizient K nicht mehr als 80 beträgt, wird der Schnittwiderstand der Gürtelcorde während scharfen Wendens und die Lenkstabilität beeinträchtigt.
Wenn der Beulstärkekoeffizient K nicht kleiner als 165 ist, wird der Fahrkomfort beeinträchtigt, und das Reifengewicht nimmt zu.
Testreifen der Größe 195/70R14 mit dem Aufbau, der in Fig. 1 gezeigt ist, und den Spezifikationen, die in Tabelle 1 gegeben sind, wurden hergestellt und getestet. Die Testresultate sind ebenfalls in Tabelle 1 angegeben.
(1) Eindringen des Abdeckgummis in dem Gürtelcord wurde wie folgt gemessen:
Vier Gürtelcorde wurden aus dem Testreifen herausgenommen. Für jeden der vier Gürtelcorde wurde einer der vier Stahlmonofilamente darin von den drei anderen sorgfältig getrennt, so, um das eingedrungene Gummi nicht zu entfernen, unter Verwendung eines scharfkantigen Werkzeugs, und dann wurden die inneren Oberflächen der drei verbleibenden Stahlmonofilamente beobachtet, um zu bestimmen, ob die innere Oberfläche ausgesetzt war oder nicht. Eine derartige Bestimmung wurde für jeden Corddrehungs abstand durchgeführt.
Wenn die Oberfläche freigelegt war, wurde es bestimmt, daß das Abdeckgummi diesen Teil (Abstand) nicht penetriert hatte.
Für jeden der Gürtelcorde wurde der Prozentsatz der eingedrungenen Teile (Drehungsabstände) gemäß der folgenden Gleichung berechnet:
die Anzahl der penetrierten Abstände x 100/die Gesamtanzahl der Abstände, die in dem Cord umfaßt sind
Aus den berechneten vier Werten in jedem Testreifen wurde der Mittelwert davon als der Gummieindringindex für den Reifen erhalten.
(2) Die Widerstandsfähigkeit gegen Korrosion der Stahlgürtelcorde von jedem der Testreifen wurde wie folgt gemessen:
Acht Löcher, die den radial äußeren Gürtel erreichen, wurden in der Innenseite des Testreifens vorgesehen, und Salzwasser wurde in den Reifenhohlraum eingebracht, und dann wurde der Reifen für 30.000 km mit einer Geschwindigkeit von 60 km/h unter 120 % der Standardreifenlast (der maximalen Last, die in JIS spezifiziert ist), abgerollt.
Nach dem 30.000 km Lauf wurde die Fläche des korrodierten Teils des radial äußeren Gürtels als die Widerstandsfähigkeit gegen Korrosion gemessen und durch einen Index angezeigt, der darauf basiert, daß der Referenzreifen 2 100 beträgt. Daher ist, je kleiner der Index, desto besser die Widerstandsfähigkeit.
(3) Der Schnittwiderstand wurde evaluiert durch den Schnitt, der durch scharfes Wenden des Testfahrzeugs verursacht wurde.
In der Tabelle ist der Schnittwiderstand durch einen Index angezeigt, der darauf basiert, daß der Referenzreifen 2 100 beträgt. Je größer der Index, desto besser die Widerstandsfähigkeit.
(4) Die Lenkstabilität und der Fahrkomfort wurden von einem Testfahrer in fünf Rängen evaluiert, worin Rang Drei Standard ist. Je größer der Wert, desto besser die Leistungsfähigkeit. TABELLE 1 REIFEN ANZAHL DER STAHLMONOFILAMENTE FILAMENTDURCHMESSER (mm) CORDZÄHLWERT (ENDEN/5 cm) CORDDREHUNG ANZAHL GEWELLTEN MONOFILAMENTES CORDDEHNUNG @ 5 kp LAST (%) ABDECKGUMMI KOMPLEXER ELASTIZITÄTSMODUL (kp/cm²) KNICKSTÄRKEKOEFFIZIENT GUMMIEINDRINGEN (INDEX) GÜRTELCORDGEWICHT (g/REIFEN) KORROSIONSWIDERSTANDSFÄHIGKEIT SCHNITTWIDERSTANDSFÄHIGKEIT LENKSTABILITÄT FAHRKOMFORT KOMPAKT

Claims

1. Ein Luftreifen mit einer Karkasse (6), die sich zwischen Wulstbereichen (5) erstreckt, und einem Gürtel (9), der radial außerhalb der Karkasse in einem Laufflächenteil (2) angeordnet ist, wobei der Gürtel aus Corden (10) hergestellt ist, die in Abdeckgummi (11) in einem Winkel (theta) mit Bezug auf den Reifenäquator eingebettet sind, worin jeder Gürtelcord (10) vier Stahlmonofilamente mit den gleichen Durchmessern (d) aufweist, wobei der Durchmesser (d) von 0,2 bis 0,35 mm beträgt, die vier Stahlmonofilamente ein oder zwei gewellte Stahlmonofilamente (12A) und ungewellte Stahlmonofilamente (12B) umfassen, und die vier Stahlmonofilamente kompakt zusammengedreht sind, um so alternierende Kontaktteile und Nicht-Kontaktteile zwischen jedem des gewellten Stahlmonofilamentes (12A) und den angrenzenden Stahlmonofilamenten zu bilden, und das Abdeckgummi für die Gürtelcorde einen komplexen Elastizitätsmodul von 45 bis 150 kp/cm² aufweist.

2. Ein Luftreifen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Lücke (T) zwischen den vier Stahlmonofilamenten bei jedem des nichtberührenden Teils nicht größer als 0,6-mal der Durchmesser (d) ist.

3. Ein Luftreifen nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Dehnung des Gürtelcordes unter 5 kp Last nicht größer als 0,3 % ist.

4. Ein Luftreifen nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Beulstärkekoeffizient K des Gürtels größer als 80 und kleiner als 165 ist, wobei der Beulstärkekoeffizient K definiert ist als der Gürtelcordzählwert pro 5 cm Breite des Gürtels geteilt durch sin (theta) über den Winkel (theta) der Gürtelcordwinkel zum Reifenäquator ist.

5. Ein Luftreifen nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Gürtelcord aus zwei gewellten Stahlmonofilamenten (12A) und zwei ungewellten Stahlmonofilamenten (12B) zusammengesetzt ist.