DE69404268T2

DE69404268T2 - Luftreifen

Info

Publication number: DE69404268T2
Application number: DE69404268T
Authority: DE
Inventors: Hiroki Sawada
Original assignee: Bridgestone Corp
Current assignee: Bridgestone Corp
Priority date: 1993-11-30
Filing date: 1994-11-29
Publication date: 1997-12-11
Anticipated expiration: 2014-11-30
Also published as: KR950013746A; EP0655351A1; KR100271501B1; ES2106433T3; US5759316A; DE69404268D1; EP0655351B1

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Luftreifen, der eine zweifach gedrehte organische Faser als Karkassenkord verwendet und der eine gute Reifenseitengleichmäßigkeit, hohe Reifenseitenfestigkeit, hohe anfängliche Zugfestigkeit und ein reduziertes Gewicht hat.
Wenn in der Vergangenheit eine organische Harzfaser, wie z.B. eine Polyesterfaser, als Karkassenkord für einen Reifen verwendet wurde, wurde nur die, die eine Verdrehungsstruktur mit übereinstimmender Zwirn-Drehungszahl n und Kabel- Drehungszahl n (d.h. ein ausgeglichener Kord) ausgewählt, um eine Verschlechterung der Verschleißbeständigkeit des Kords zu verhindern.
Üblicherweise wurde ein Kord verwendet, der einen Kabel- Drehungskoeffizienten N von etwa 0,7 und einen Zwirn- Drehungskoeffizienten N von etwa 0,5 hatte, wobei sowohl der Kabel-Drehungskoeffizient wie auch der Zwirn- Drehungskoeffizient ziemlich hoch waren (z.B. 0,5 ≤ N und 0,7 ≤ N)
Wenn beispielsweise eine Faser mit einer Drehungsstruktur von 1500D/2 (d.h. zwei 1500 Denier-Fäden, die miteinander verdreht waren) verwendet wurde, war die Zwirn-Drehungszahl etwa 40 Drehungen/10 cm und die Kabel-Drehungszahl war etwa 40 Drehungen/10 cm; und wenn eine Faser mit einer Drehungsstruktur von 1000D/2 verwendet wurde, war die Zwirn- Drehungszahl etwa 50 Drehungen/pro 10 cm, und die Kabel- Drehungszahl war etwa 50 Drehungen/pro 10 cm.
Um eine Verschlechterung der Verschleißfestigkeit des Kords zu verhindern, wurde ein Kord verwendet, der eine große Drehungszahl und eine Zwirn-Drehungszahl, welche dieselbe wie seine Kabel-Drehungszahl ist, hat.
Allerdings sind dies nicht die besten Eigenschaften eines Reifenkarkassenkords, weder zur Steuerung der anfänglichen- Zugfestigkeit des Kords noch zur Reduzierung der Reifenseitenungleichmäßigkeit (d.h., Anwachsen des Ungleichmäßigkeitsindex), noch zur Erhöhung der Festigkeit der Reifenseite. Darüber hinaus wächst der Radius des Kords mit einer höheren Drehungszahl. Dies ist für eine Gewichtsreduzierung ungüngstig, da die Lauffläche des Kordbeschichtungskautschuks vergrößert wird.
Wie bereits oben beschrieben wurde, ist es für einen ausgeglichenen Kord, d.h. einen Kord, der eine Zwirn- Drehungszahl N (Drehungen/pro 10 cm) hat, die dieselbe ist wie seine Kabel-Drehungszahl N (Drehungen/pro 10 cm), schwierig, sowohl Verschleißbeständigkeit wie auch andere Eigenschaften, wie z.B. gute Reifenseitengleichmäßigkeit (d.h. ein großer Ungleichmäßigkeitsindex), hohe Reifenseitenfestigkeit und reduziertes Gewicht durch Verringerung des Radius des Kords zu erzielen.
In Anbetracht der oben beschriebenen Probleme des Standes der Technik besteht eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung in der Bereitstellung eines Luftreifens, der eine gute Reifenseitengleichmäßigkeit (d.h. eine großen Ungleichmäßigkeitsindex), hohe Reifenseitenfestigkeit, hohe anfängliche Zugfestigkeit und reduziertes Gewicht hat, durch Verwendung eines nicht ausgeglichenen Reifenkarkassenkords, der eine Kabel-Drehungszahl hat, die sich von seiner Zwirn- Drehungszahl unterscheidet.
Die Erfinder der vorliegenden Erfindung haben festgestellt, daß die obigen Aufgaben durch einen Luftreifen gelöst werden können, der aus einer organischen Faser hergestellte Karkassenkorde hat, wobei die organische Faser zweifach gedreht ist, und die Karkassenkorde die folgenden Gleichungen erfüllen:
n/n > 1
D2 / D1 < N2 / N1
N/N ≤ 8
N < 0,68
N = n x (0,139 x D/ )1/2 x 10&supmin;³
N = n x (0,139 x D/ )1/2 x 10&supmin;³
wobei
D das Originaldenier ist;
D die Summe des Originaldenier ist;
N der Zwirn-Drehungskoeffizient ist;
N der Kabel-Drehungskoeffizient ist;
n die Zwirn-Drehungszahl ist (Drehungen/10 cm);
n die Kabel-Drehungszahl ist (Drehungen/10 cm); und
die relative Dichte der organischen Faser ist.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG

Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend detaillierter beschreiben.
Ein Luftreifen.der vorliegenden Erfindung hat einen Karkassenzwirn. Die strukturellen Komponenten eines Luftreifens zur Verwendung in der vorliegenden Erfindung und zur Herstellung desselben sind z.B. in den US-Patenten Nr. 4 699 519 und 4 708 185 beschrieben.
Der Karkassenkord ist aus einer zweifach gedrehten organischen Faser hergestellt, d.h. einer organischen Faser, die zuerst (Zwirn-Drehung) mit einem Drehungskoeffizienten N, der den folgenden Gleichungen entspricht, gedreht. Dann werden einige der Zwirn-gedrehten Fasern gesammelt und in einer Richtung, die der Zwirn-Drehungsrichtung entgegengesetzt ist, gedreht (Kabel-Drehung), und zwar mit einem Drehungskoeffizienten N, der ebenfalls den Gleichungen genügt. Die Gleichungen, denen N und N genügen, sind:
n/n > 1
D2 / D1 < N2 / N1
N/N ≤ 8
N < 0,68
wobei
D das Originaldenier ist;
D die Summe des Originaldenier ist;
N der Zwirn-Drehungskoeffizient ist;
N der Kabel-Drehungskoeffizient ist;
n die Zwirn-Drehungszahl ist (Drehungen/10 cm);
n die Kabel-Drehungszahl ist (Drehungen/10 cm).
Darüber hinaus genügen N, N, D, D, n und n auch den folgenden Gleichungen:
N = n x (0,139 x D/ )1/2 x 10&supmin;³
N = n x (0,139 x D/ )1/2 x 10&supmin;³
worin die relative Dichte der organischen Faser ist (g/cm³).
N ist der Zwirn-Drehungskoeffizient, welcher der Tangens des Winkels zwischen der Achse entlang einer geraden Faser vor einer Drehung und der Achse entlang einer gedrehten Faser ist (θ&sub1;).
N ist der Kabel-Drehungskoeffizient, der der Tangens des Winkels zwischen der Achse entlang einer Zwirn-gedrehten Faser und der Achse entlang einer Kabel-gedrehten Faser ist (θ&sub2;).
Wenn N gleich 0,68 oder mehr ist, nimmt der Radius des Kords zu, die anfängliche Zugfestigkeit des Kords nimmt ab und die Wärmeschrumpfung des Kords nimmt zu. Das Ergebnis ist, daß die Reifenseitenungleichmäßigkeit zunimmt (eine Abnahme beim Ungleichmäßigkeitsindex), die Reifenseitenfestigkeit abnimmt und es schwierig ist, das Reifengewicht zu reduzieren. Wenn N/N > 8, nimmt der Radius des Kords ebenfalls zu, die anfängliche Zugfestigkeit des Kords nimmt ab und die Wärmeschrumpfung des Kords steigt. Folglich nimmt die Reifenseitenungleichmäßigkeit zu, verringert sich die Reifenseitenfestigkeit und es ist schwierig, das Reifengewicht zu reduzieren. Vorzugsweise gilt: 1,7 < N/N < 3,6, und ein bevorzugter Bereich für das Verhältis ,"n/n" ist 1,2 bis 2,6.
Der Ausdruck "Originaldenier" meint die Summe der Gewichte der einzelnen Fasern in einer Zwirn-gedrehten Faser, bevor sie Zwirn-gedreht ist, und der Ausdruck "die Summe des Originaldenier" bezeichnet die Summe der originaldeniers jeder Zwirn-gedrehten in einem Kord.
Die Zwirn-Drehungszahl, die Kabel-Drehungszahl der Zwirn- Drehungskoeffizient und der Kabel-Drehungskoeffizient sind beispielsweise im US-Patent 5 115 854 beschrieben.
Wenn der Radius eines Fadens in einer Zwirn-gedrehten Faser r (cm) ist und die Ganghöhe der Drehung 1 ist, gilt: n = 10/1 (Drehungen/10 cm) und D = πr x 9000 x 10 x . Nach der obigen Definition gilt bei einem Drehungswinkel von θ&sub1;, N = Tanθ&sub1; = 2πr/1. Die Gleichung N = n x (0,139 x D/ )1/2 x 10&supmin;³ wird durch Einbau der ersten beiden Gleichungen in die obige Definition abgeleitet. In entsprechender Weise wird auch die Gleichung N = n x (0,139 x D/ )1/2 x 10&supmin;³ erhalten. Nun wird durch Ersetzen von N und N der Gleichung D2 / D1 < N2 / Ni durch die Gleichungen für N und N2 die Beziehung n/n > 1 erhalten.
Die organische Harzfaser zur Verwendung in der vorliegenden Erfindung ist nicht besonders limitiert. Beispiele für verwendbare organische Harzfasern umfassen Polyesterfasern, Polyamidfasern und Rayonfasern. Spezifische Beispiele der organischen Harzfasern zur Verwendung in der vorliegenden Erfindung sind beispielsweise in US-Patent Nr. 4 669 519 beschrieben.
Der Radius eines Kords wird in Abhängigkeit von der spezifischen Reifenanwendung ausgewählt und ist nicht besonders limitiert.
Vorzugsweise beträgt die anfängliche Zugfestigkeit mindestens 30 gf/Denier (D), bevorzugter mindestens 70 gf/D.
Im Fall eines in herkömmlicher Weise gedrehten Kords, in dem die Richtung der Zwirn-Drehung und der Kabel-Drehung nicht die gleiche ist, und n und n gleich sind, wird die Achse entlang der Zwirn-gedrehten Faser in dem fertigen Kord ungeachtet der Drehrichtung parallel zur Richtung des Strangs der Kabel-Drehung. Dies wird Z-Drehung oder S- Drehung genannt, wie dies in JIS L1017-1983 beschrieben ist.
Der erfindungsgemäße Kord erfüllt die folgenden Gleichungen: n/n > 1, N ≤ 8 x N und N < 0,68. Das Ergebnis ist, daß der fertige zweifach gedrehte Kord etwas Drehung in der Richtung der Kabel-Drehung hat, was zu einer Verringerung des Spiralradius der Kabel-Drehung und einer Reduzierung des Abstands unter den Fäden führt.
Dementsprechend ist der Radius des Kords verringert, und es ist weniger Kautschuk notwendig, um dieselbe Lauffläche zu erhalten, wie bei herkömmlichem Kord, was den resultierenden Reifen leichter macht. Eine Lauffläche ist eine Kautschukfolie, die eine Vielzahl von Faserkords enthält.
Der erfindungssgemäße Kord hat weniger Abstand zwischen den Fäden und einen kleineren Spiralradius der Kabel-Drehung. Wenn der Kord gedehnt wird, wird die Wirkung der hohen Zugfestigkeit der Bestandsteilfäden offensichtlich. Dies führt zu einer höheren anfänglichen Zugfestigkeit des Kords. Das Ergebnis ist, daß der Ungleichmäßigkeitsindex der Reifenseiten ansteigt, und die Festigkeit der Reifenseite ansteigt.
Die anfängliche Zugfestigkeit (gf/D) wird entsprechend JIS L1017-1983 gemessen.
Die Festigkeit der Korde wird gemäß JIS L1017-1983 gemessen.
Der Index der Verschleißbeständigkeit, der in den Beispielen unten auftritt, ist folgendermaßen definiert.
Die Messung des Index für die Verschleißbeständigkeit basiert auf dem Test auf Verschleißbeständigkeit an einem Schlauch, Typ G.Y., wie er in JIS L1017-1983 beschrieben ist.
Index = t/T
wobei t die Anzahl (Drehungen) ist, die ein aus der erfindungsgemäßen Lauffläche hergestellter Schlauch macht, bevor er bricht; und T die Anzahl (Drehungen) ist, die ein aus einer herkömmlichen Vergleichslauffläche gemachter Schlaucht macht, bevor er bricht.
Je höher der Index ist, desto besser ist die Verschleißbeständigkeit.
Der Ungleichmäßigkeitsindex wird folgendermaßen gemessen.
Es werden Testreifen hergestellt, die einen normalen Innendruck von etwa 1,80 kgf/cm haben. Testreifen können beispielsweise hergestellt werden, wie es im US-Patent Nr. 5 147 477 beschrieben ist.
Die maximale Breite der Reifen wird für jeden Reifen an vier verschiedenen Punkten gemessen und der Durchschnitt errechnet.
Dann wird die maximale Breite der Reifen an der Verbindungsstelle gemessen. Wenn es mehr als eine Verbindungsstelle an einem Reifen gibt, wird die maximale Breite an allen Verbindungsstellen gemessen, und der kleinste Wert als das Minimum der maximalen Breite genommen.
Die maximale Breite der Reifen ist z.B. in den US-Patenten Nr. 4 513 802 und 4 669 519 beschrieben.
Der Ungleichmäßigkeitsindex wird wie folgt errechnet:
Index = {(W - W)/(w - w)} x 100
worin W der Durchschnitt der maximalen Breite (cm) eines herkömmlichen Vergleichsreifens ist, W das Minimum der maximalen Breite (cm) eines herkömmlichen Vergleichsreifens am Verbindungspunkt ist, w der Durchschnitt der maximalen Breite (cm) des erfindungsgemäßen Reifens an vier verschiedenen Stellen ist, und w das Minimum der maximalen Breite (cm) des erfindungsgemäßen Reifens am Verbindungspunkt ist. Da der Unterschied zwischen dem Durchschnitt und dem Minimum der maximalen Breite eines herkömmlichen Vergleichsreifens als Zähler angegeben ist, steigt der Index an, wenn die Reifenseitenungleichmäßigkeit eines Reifens bei der Bewertung abnimmt. Eine Verbindungsstelle ist eine Stelle, an der das Ende einer Lauffläche das Ende einer anderen Lauffläche überlappt Ein Reifen kann mehr als einen Verbindungspunkt enthalten.
Der Index der Gewichtsreduktion wird wie folgt gemessen.
Probenlaufflächen, der dieselbe Beschichtungskautschukstärke an beiden Seiten des Kords hat, dieselbe Anzahl von Kord- Zwirn pro Flächeneinheit und dieselbe Größe der Fläche aufweist, wurde hergestellt und jede Probe wird gewogen. Der Index der Gewichtsabnahme wird wie folgt errechnet:
Index = (W/w) x 100
worin W das Gewicht (g/m) einer herkömmlichen Vergleichslauffläche ist, und w das Gewicht der Lauffläche eines zu beurteilenden Reifens ist. Da das Gewicht einer herkömmlichen Vergleichslauffläche als Zähler angegeben ist, nimmt der Index zu, wenn die Stärke der Lauffläche abnimmt.

BEISPIELE

Die vorliegende Erfindung wird in den folgenden Beispielen näher beschrieben; die Erfindung soll aber nicht auf diese beschränkt werden.

(1) Beispiele 1 bis 3, Vergleichsbeispiele 1 bis 4.

Reifen, die einen Karkassenkord haben, wurden unter Verwendung eines Vier-Denier-Faden, Mehrfaden- Polyethylenterephthalat-Faser (d.h. 4dpf-PET)- Karkassenkords in Größe 155/70R12 hergestellt. Die so hergestellten Reifen wurden hinsichtlich der Anfangs- Zugfestigkeit, Kord-Festigkeit, Verschleißbeständigkeit, Reifenseiten-Ungleichmäßigkeit und Gewichtsreduktion, wie oben beschrieben, beurteilt. Die Charakteristika des in jedem Beispiel und Vergleichsbeispiel verwendeten Kords und die Testergebnisse sind in Tabelle 1 aufgeführt. TABELLE 1
* Alle Messungen wurden im Vergleich zu dem herkömmlichen Vergleichsreifen von Vergleichsbeispiel 1, der mit einem Wert von 100 bezeichnet wurde, durchgeführt.

(2) Beispiele 4 bis 6, Vergleichsbeispiele 5 bis 8

Es wurden Reifen, die einen Karkassenkord hatten, wurden unter Verwendung eines 4dpf-PET-Karkassenkords hergestellt. Die auf diese Weise hergestellten Reifen wurden hinsichtlich der Anfangs-Zugfestigkeit, Festigkeit des Kords, Verschleißbeständigkeit, Reifenseitengleichmäßigkeit und Gewichtsreduktion - wie oben beschrieben - beurteilt. Die Charakteristika des in jedem Beispiel und Vergleichsbeispiel verwendeten Kords und die Testresultate sind in Tabelle 2 aufgeführt. TABELLE 2
* Alle Messungen wurden im Vergleich zu dem herkömmlichen Vergleichsreifen von Vergleichsbeispiel 5, dem ein Wert von 100 zugeteilt wurde, gemacht.

(3) Beispiel 7, Vergleichsbeispiel 9

Reifen mit einem Karkassenkord wurden unter Verwendung eines Nylon 66-Karkassenkords in der Größe 155/70R12 hergestellt. Die so hergestellten Reifen wurden hinsichtlich Anfangs-Zugfestigkeit, Kord-Festigkeit, Verschleißbeständigkeit, Reifenseiten-Ungleichmäßigkeit und Gewichtsreduktion - wie oben beschrieben -beurteilt. Die Charakteristika des Kords, der in jedem Beispiel und Vergleichsbeispiel verwendet wurde, und die Testresultate sind in Tabelle 3 angegeben. TABELLE 3
* Alle Messungen wurden im Vergleich zu dem herkömmlichen Vergleichsreifen von Beispiel 9, dem der Wert 100 zugeteilt wurde, durchgeführt.
(4) Beispiele 8 bis 9, Vergleichsbeispiel 10
Reifen mit Karkassenkord wurden unter Verwendung eines Nylon 66-Karkassenkords oder eines Rayon-Karkassenkords in Größe 185/70R14 hergestellt. Die auf diese Weise hergestellten Reifen wurden hinsichtlich der Anfangs- Zugfestigkeit, Kord-Festigkeit, Verschleißbeständigkeit, Reifenseiten-Ungleichmäßigkeit und Gewichtsreduktion - wie oben beschrieben - beurteilt. Die Charakteristika des in jedem Beispiel und Vergleichsbeispiel verwendeten Kords und die Testresultate sind in Tabelle 4 angegeben. TABELLE 4
* Alle Messungen wurden im Vergleich zu dem herkömmlichen Vergleichsreifen von Vergleichsbeispiel 10, dem ein Wert von 100 zugeteilt wurde, durchgeführt.
Der unausgeglichene Kord der vorliegenden Erfindung hat eine Zwirn-Drehungszahl n&sub1; die kleiner ist als n. Als Ergebnis ist die Reifenseiten-Ungleichmäßigkeit reduziert, die Reifenseiten-Festigkeit und Anfangs-Zugfestigkeit des Kords sind erhöht und das Reifengewicht ist reduziert. Im Vergleich zu einem herkömmlichen ausgeglichenen Kord sind die Kosten für den Drehungsschritt vermindert. Der Grund dafür ist, daß die Gesamt-Drehungszahl (n + n) reduziert ist.
Obgleich die Erfindung detailliert und anhand spezifischer Ausführungsformen beschrieben wurde, wird es dem Fachmann auf diesem Gebiet klar sein, daß verschiedene Anderungen und Modifikationen durchgeführt werden können, ohne dadurch den Schutzumfang, wie er in den Ansprüchen definiert ist, zu verlassen.

Claims

1. Luftreifen, der aus einer organischen Faser hergestellte Karkassenkorde enthält, wobei die organische Faser zweifach gedreht ist und die folgenden Gleichungen erfüllt:

n/n > 1

D2 / D1 < N2 / N1

N/N ≤ 8

N < 0,68

N = n x (0,139 x D/ )1/2 x 10&supmin;³

wobei

D das Originaldenier ist;

D die Summe des Originaldenier ist;

N der Zwirn-Drehungskoeffizient ist;

N der Kabel-Drehungskoeffizient ist;

n die Zwirn-Drehungszahl ist (Drehungen/10 cm);

n die Kabel-Drehungszahl ist (Drehungenib cm); und

die relative Dichte der organischen Faser ist.

2. Luftreifen nach Anspruch 1, in dem die Faser des Karkassenkords aus der aus Polyesterfasern, Polyamidfasern und Rayonfasern bestehenden Gruppe ausgewählt ist.

3. Karkassenkord, der eine zweifach gedrehte Faser enthält, welche die folgenden Gleichungen erfüllt: