DE69605605T2

DE69605605T2 - Radialreifen

Info

Publication number: DE69605605T2
Application number: DE69605605T
Authority: DE
Inventors: Yasuyuki Tamura
Original assignee: Bridgestone Corp
Current assignee: Bridgestone Corp
Priority date: 1995-06-19
Filing date: 1996-06-19
Publication date: 2000-05-31
Anticipated expiration: 2016-06-20
Also published as: EP0749854B1; ES2140028T3; JPH0966705A; US5931211A; DE69605605D1; EP0749854A1; JP3555809B2

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Radialreifen, der einen verminderten Rollwiderstand hat und eine erhöhte Dauerhaftigkeit bei hohen Geschwindigkeiten, und der hinsichtlich der Bedienstabilität herausragt und zu einer merklichen Verringerung im Fahrbahngeräusch führt.
Da Fahrzeuge immer weitet fortgeschritten wurden und von immer höherer Qualität sind, haben Verbesserungen hinsichtlich des Linderns von Vibrationen und des Fahrkomforts, besonders bei Personenfahrzeugen, in den letzten Jahren schnelle Fortschritte gemacht. Entsprechend werden ein geringer Lärm und ein Fahrkomfort von Reifen ebenso verlangt.
Insbesondere ist eine Reduktion des Lärms, der im Fahrzeug gehört werden kann, wünschenswert. Ein Beispiel solchen Lärms ist das sogenannte Fahrbahngeräusch, das durch die Räder verursacht wird, die über Schwellen und Lücken in der Fahrbahnoberfläche fahren, während das Fahrzeug fährt, und wobei die Vibrationen der Reifen so übertragen werden, daß die Luft in dem Fahrzeug vibriert. Der Wunsch nach einer Reduzierung des Fahrbahngeräuschs ist in den letzten Jahren stärker geworden.
Weiterhin sind Fahrzeuge ebenfalls schneller geworden, als sie immer weiter entwickelt wurden, und haben nun eine höhere Ausgabe erreicht. Herkömmliche Reifen, bei denen nur der Fahrkomfort und eine Reduzierung im Fahrbahngeräusch verbessert wurden, müssen ebenso hohe Dauerhaftigkeitsniveaus bei hohen Geschwindigkeiten aufrecht erhalten, Gleichmäßigkeit, Bedienstabilität und einen geringen Rollwiderstand.
Das folgende sind Beispiele von grundlegenden, herkömmlichen Methoden, um das Fahrbahngeräusch zu reduzieren: (1) ein Verfahren, bei dem der Gummi der Lauffläche des Reifens erweicht wird; (2) ein Verfahren, bei dem die Spannung der Gürtelschichten erhöht wird, indem die Konfiguration der Reifenkarkasse variiert wird; und (3) ein Verfahren, bei dem die Steifigkeit der Gürtel in ihrer Umfangsrichtung dadurch erhöht wird, daß eine gesamte Quergürtelschicht oder beide Endbereiche der Quergürtelschicht mit verstärkenden Schichten, die gummibeschichtete Schnüre, z. B. Nylonschnüre, haben, die in der Umfangsrichtung angebracht sind, gepreßt werden, oder ein Verfahren, bei dem die verstärkenden Schichten, die Schnüre haben, in Spiralen an der äußeren Seite der Gürtelschichten gewunden sind, so daß keine Verbindung mit der Umgebung besteht (z. B. japanische offengelegte Patentanmeldung JP-A Nr. 6-24208).
Jede dieser Methoden hat Vor- und Nachteile. Die zu verwendende Methode ist in Übereinstimmung mit dem Zweck auszuwählen, und eine Kombination der Verfahren kann verwendet werden. Insbesondere ist die obenstehende Methode (3) als ein Verfahren verwendet, das die Dauerhaftigkeit bei hohen Geschwindigkeiten verbessert, eher als ein Verfahren, das in einer Reduzierung des Fahrbahngeräuschs resultiert. Dieses Verfahren (3) ist im Moment das Hauptverfahren, das bei Hochleistungs-, Hochgualitätsreifen verwendet wird, und wird es höchstwahrscheinlich bleiben.
Spezialverfahren sind bekannt, so wie (4) ein neues Verfahren, bei dem Schnüre in Umfangsrichtung und eine Gummischicht mit hohem Elastizitätsmodul zwischen der Karkassenschicht und den Gürtelschichten sandwichartig geschichtet werden, wie in JP-A Nr. 5-238205 beschrieben, und (5) ein Verfahren, Bereiche zu verstärken, die einer Reifenvibrationsmode entsprechen, wie in JP-A Nr. 3-253406 beschrieben. Weiterhin sind die folgenden Verfahren Beispiele der Anwendung eines Reifens, der durch die oben beschriebene Methode (3) geformt ist, bei der Nylonschnüre gewunden werden in Spiralen auf der äußersten Schicht des Gürtels, um die Dauerhaftigkeit bei hohen Geschwindigkeiten zu verbessern und das Hochgeschwindigkeitsniveau im besonderen: (6) ein Verfahren, Schnüre zu wickeln, die einen hohen Elastizitätsmodul haben (z. B., JP-A Nr. 2-147407, JP-A Nr. 1- 145203) und (7) ein Verfahren, das um das Vulkanisieren zu verbessern, Compositeschnüre verwendet, bei denen die Schnüre in Spiralen um die äußerste Schicht gewunden sind und mit Schnüren, die einen hohen Elastizitätsmodul haben und Schnüren, die einen geringen Elastizitätsmodul haben, miteinander verwunden sind, wobei die Spannungsdehnungskurve der Compositeschnüre einen Wendepunkt hat (z. B. JP-A Nr. 1- 247204). Viele andere Verfahren sind bekannt, wie (8) ein Verfahren, um den Lärm der Räder, die durch oben beschriebene Methode (7) gebildet sind, zu verbessern, indem die Fasermaterialien, die miteinander verwunden sind, limitiert werden (JP-A Nr. 6-305304), und (9) ein Verfahren, bei dem organische Fasern verwendet werden in den verstärkenden Schichten an beiden Seitenbereichen der Gürtelschichten in der radialen Richtung des Reifens (JP-A Nr. 6-115312) und ähnliches. Bei allen Verfahren, die oben beschrieben sind, ob es explizit in diese Publikationen erwähnt ist oder nicht, wird die Spannung der Gürtelschicht leicht erhöht und daher entsteht eine leichte Reduzierung des Fahrbahngeräuschs.
Bei Verfahren (1) gilt jedoch, selbst wenn das Fahrbahngeräusch reduziert werden kann, indem der Laufflächengummi erweicht wird, daß dieses Verfahren nicht praktikabel ist, da der Abnutzungswiderstand sich merkbar verringert und die Betriebsstabilität sich deutlich verschlechtert. Bei Verfahren (2) ist die Quersteifigkeit und die Kurvenfahrleistung des Reifens verschlechtert, selbst obwohl die Spannung der Gürtelschichten des Reifens erhöht werden kann, und Bereiche, die von dem Laufflächenbereich verschieden sind, berühren den Untergrund so, daß die äußere Erscheinung des Reifens nicht zufriedenstellend ist. Weiterhin sind bei Verfahren (3), obwohl es eine geringfügige Verbesserung in der Dauerhaftigkeit bei hohen Geschwindigkeiten gibt und eine geringfügige Reduktion des Fahrbahngeräuschs, diese Verbesserungen und diese Reduktion nur geringfügig und daher nicht zufriedenstellend. Methoden (4) und (5), die angewendete Beispiele des Verfahrens (3) sind, haben die gleichen vorher beschriebenen Wirkungen oder bessere Wirkungen als Verfahren (3), aber die Verbesserungsrate, die durch die Verfahren (4) und (5) hervorgebracht wird, ist gering, und weiterhin, ist die Dauerhaftigkeit bei hohen Geschwindigkeiten nicht ausreichend. Es ist schwierig, Reifen durch Verfahren (6) herzustellen, und weiterhin resultiert Verfahren (6) in einer Verschlechterung der Betriebsstabilität. Da es bei den Verfahren, die Compositeschnüre verwenden, wie Verfahren (7) und (8), einen Wendepunkt in der Spannungsdehnungskurve gibt, ist die Reduzierung des Fahrbahngeräuschs in dem großen Bereich von 100 bis 500 Hz nicht ausreichend, da die Leistung der Schnüre bei großen und kleinen Eingaben unterschiedlich ist. Ferner sind diese Verfahren aus einem praktischen Standpunkt aus nicht vorzuziehen, da die Wirkung der Compositeschnüre auf die Reduzierung des Fahrbahngeräuschs stark abhängig von der Geschwindigkeit des Fahrzeugs ist. JP- A Nr. 6-115312, die Verfahren (9) beschreibt, spezifiziert die Schnurcharakteristika nicht, und obwohl es eine geringe Reduzierung des Fahrbahngeräuschs mit Verfahren (9) gibt, ist die Reduzierung nicht ausreichend. Weiterhin, da die Schnurcharakteristika nicht vollständig durch die Reifencharakteristika erzeugt werden, ist die Reduzierung im Fahrbahngeräusch nicht ausreichend. Wenn die Schnüre einen großen Elastizitätsmodul haben, und aus einem gewöhnlichen aromatischen Polyamid (so wie die Schnüre des einzigen Beispiels aus JP-A Nr. 6-115312, das dieses Verfahren (9) beschreibt) gebildet sind, in Spiralen gewunden sind, kann das Fahrbahngeräusch nicht zufriedenstellend reduziert werden, und die Betriebsstabilität verschlechtert sich deutlich.
Wie oben beschrieben, gibt es keine herkömmlichen Reifen, die ausreichende Dauerhaftigkeit bei hohen Geschwindigkeiten und Betriebsstabilität haben (was als wesentliche Faktoren der verlangten Leistungen von gegenwärtigen Reifen angesehen werden kann), und die ebenso in der Lage sind, das Fahrbahngeräusch deutlich zu reduzieren. Auf EP-A-0 454 432, die dem Oberbegriff von Anspruch 1 entspricht, wird die Aufmerksamkeit gerichtet.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Radialreifen vorzusehen, der verbesserte Dauerhaftigkeit bei hohen Geschwindigkeiten hat, und der in der Betriebsstabilität herausragend ist, und das Fahrbahngeräusch deutlich reduziert.
Um das oben beschriebene Ziel zu erreichen, führten die Erfinder der vorliegenden Erfindung durchgängige Studien durch, die sich auf die Beziehungen zwischen den physikalischen Eigenschaften der Faserschnüre, die in den gürtelverstärkenden Schichten verwendet werden, und der Temperatur, Spannung, der dynamischen Eingabe und ähnlichem, was auf die gürtelverstärkenden Schichtenschnüre zu der Zeit, zu der der Reifen gefertigt wird, und zu der Zeit, zu der der Reifen bei einem fahrenden Fahrzeug verwendet wird, aufgebracht wird, konzentrierten. Die Studien der vorliegenden Erfinder machten deutlich, welche physikalischen Eigenschaften der gürtelverstärkenden Schichten und der Faserschnüre eng mit den jeweiligen verlangten Charakteristika des Reifens verknüpft sind. Insbesondere entdeckten die Erfinder, daß alle der vorherstehenden verlangten Charakteristika gleichzeitig durch Mittel, die nachstehend beschrieben werden, erzielt werden können, und gelangten dadurch zu der vorliegenden Erfindung.
Die vorliegende Erfindung ist ein Radialreifen, der ein Paar von Wulstbereichen hat; eine Karkasse, die torisch ist, und sich über die Wulstbereiche erstreckt; einen Laufflächenbereich, der in einem Scheitelbereich der Karkasse positioniert ist; und Seitenwandbereiche der Karkasse, wobei mindestens eine gürtelverstärkende Schicht ist auf dem gesamten Laufflächenbereich und/oder an beiden Endbereichen des Laufflächenbereichs an einer äußeren Umfangsseite von mindestens zwei Gürtelschichten, die an einer inneren Seite des Laufflächenbereichs angebracht sind, angebracht ist, wobei die gürtelverstärkenden Schichten durch enge, gummibeschichtete Streifen gebildet sind, die eine Vielzahl von Faserschnüren einschließen, die endlos in Spiralen gewunden sind, so daß die Faserschnüre im wesentlichen parallel in Umfangsrichtung des Reifens sind, wobei die gürtelverstärkenden Schichtschnüre organische Faserschnüre umfassen, wobei die Ausdehnung der organischen Faserschnüre unter 1,4 g/d Last bei 50 ± 5ºC weniger oder gleich 2,7% ist, und die Ausdehnung unter 0,7 g/d Last bei 170 ± 5ºC 1,5 bis 6% ist.
Das Material der organischen Faserschnüre, die in der vorliegenden Erfindung verwendet werden, ist nicht besonders beschränkt, solange es alle oben beschriebenen physikalischen Eigenschaften erfüllt. Es können jedoch Polyethylen-2,6- Naphthalat, Polyethylenterephthalat, aromatische Polyamide, Nylon und ähnliches verendet werden. Unter diesen ist Polyethylen-2,6-Naphthalat und Polyethylenterephthalat vorzuziehen, und Polyethylen-2,6-Naphthalat ist insbesondere vorzuziehen.
Zum Beispiel kann für das Polyethylen-2,6-Naphthalat ein Polymer verwendet werden, das 85 Mol-% oder mehr Polyethylen- 2,6-Naphthalat ist. Dieses Polymer kann durch bekannte Verfahren, wie das Verfahren, das in JP-A Nr. 5-163612, zweite Spalte, Linie 26 bis dritte Spalte, Linie 21, beschrieben ist, synthetisiert werden. Die Grundfaser kann in Übereinstimmung mit der Beschreibung, die in Spalte 4, Linie 7 bis Spalte 5, Linie 35, der JP-A Nr. 5-163612, gegeben ist, gefertigt werden. Dieses Polymer kann durch entweder gewöhnliche Schmelzpolymerisation oder Festkörperpolymerisation synthetisiert werden.
Zum Beispiel sind 30% oder mehr der Gesamtzahl der Deniers der gürtelverstärkenden Schichtschnüre, die in der vorliegenden Erfindung verwendet werden, Polyethylen-2,6- Naphthalatfasern. Aus dem Gesichtspunkt der Wirkungen der Erfindung ist es vorzuziehen, daß 45% oder mehr der Gesamtzahl der Deniers Polyethylen-2,6-Naphthalatfasern sind. Entsprechend sind weniger als 70%, oder vorzugsweise weniger als 55%, der Gesamtzahl der Deniers der gürtelverstärkenden Schichtschnüre andere organische Fasern. Die "Gesamtzahl der Deniers einer Schnur" bezeichnet die Anzahl der Deniers eines Garns (eine nicht verwundene Schnur), die eine Vielzahl von Grundfasern umfaßt. Beispielsweise können Polyethylen-2,6- Naphthalat-Faserschnüre allein oder Polyethylen-2,6- Naphthalat-Fasern zusammen mit anderen organischen Faserschnüren für die gürtelverstärkenden Schichtschnüre der vorliegenden Erfindung verwendet werden. Weiterhin können die gürtelverstärkenden Schichtschnüre z. B. Schnüre sein, die dadurch gebildet werden, daß andere organische Fasern zusammen mit Polyethylen-2,6-Naphthalatfasern verwendet werden.
Zum Beispiel kann ein Polymer, das 85 Mol-% oder mehr Polyethylenterephthalat hat, verwendet werden. Beispiele eines Verfahrens des Herstellens des Polyethylenterephthalatpolymers und ein Verfahren zur Herstellung der Grundfaser werden später beschrieben.
Zum Beispiel können Polyethylenterephthalat-Faserschnüre allein oder Polyethylenterephthalat-Faserschnüre zusammen mit anderen organischen Faserschnüren für die gürtelverstärkenden Schichtschnüre verwendet werden.
Bei dem Radialreifen der vorliegenden Erfindung sind die gürtelverstärkenden Schichten im gesamten Umfangsbereich oder an beiden Endbereichen des Umfangsbereichs angebracht, an der äußeren Umfangsseite der Gürtelschichten. Die gürtelverstärkende Schicht ist durch einen engen, gummibeschichteten Streifen gebildet, der eine Vielzahl von Faserschnüren umfaßt, die endlos in einer Spirale gewunden sind, so daß die Schnüre im wesentlichen parallel in der Umfangsrichtung des Reifens sind. Weiterhin sind die Schnüre der gürtelverstärkenden Schicht aus organischen Faserschnüren gebildet. Bei 50 ± 5ºC und unter 1,4 g/d Last ist die Ausdehnung der Faserschnüre weniger oder gleich 2,7%, vorzugsweise weniger oder gleich 2,0% und insbesondere vorzugsweise weniger als oder gleich 1,8%, und bei 170 ± 5ºC und unter einer Last von 0,7 g/d ist die Ausdehnung der Faserschnüre 1,5 bis 6,0%, vorzugsweise 1,5 bis 3,5%, und insbesondere vorzugsweise 2,0 bis 3,0%. Dadurch sind die gürtelverstärkenden Schichten in Spiralen gewunden im gesamten Laufflächenbereich und/oder in Positionen in der Nähe der Seitenbereiche von beiden Enden des Laufflächenbereichs. Der Elastizitätsmodul, der in einer solchen verstärkenden Schicht verwendeten Schnüre steigt. Wenn die verstärkenden Schichten, die die Form einer Barriere haben, und die eine hohe Spannung in der Umfangsrichtung des Reifens haben, im gesamten Laufflächenbereich und/oder in Positionen in der Nähe der Seitenbereiche beider Enden des Laufflächenbereichs plaziert werden, steigt die Zugsteifigkeit des Laufflächenbereichs in der Umfangsrichtung und der sogenannte Rückhaltebandeffekt des Gürtels steigt.
Daher ist es für Vibrationen schwierig, die verursacht werden, wenn der Reifen über große und kleine Vorsprünge und Aussparungen in der Straßenoberfläche fährt, auf den Laufflächenbereich übertragen zu werden, und entsprechend, werden Vibrationen, die von den Reifenseitenbereichen auf den Felgenbereich, auf das Rad, auf das Fahrzeuginnere übertragen werden, reduziert, d. h. das Fahrbahngeräusch wird reduziert.
Wenn die gürtelverstärkenden Schichten nicht spiralförmig gewunden sind, wird ein verbundener Bereich der Schicht in der Umfangsrichtung des Reifens gebildet. Die Spannung in Umfangsrichtung steigt an, aber was bedeutender ist, es wird eine Abweichung zwischen den oberen und unteren Bereichen der gürtelverstärkenden Schicht in dem verbundenen Bereich geben, so daß selbst wenn die physikalischen Eigenschaften der Schnur wie oben beschrieben beschränkt sind, die Wirkungen nicht erzielt werden und die Gleichmäßigkeit sich merkbar verschlechtert aufgrund der Verbindungen.
In der vorliegenden Erfindung haben die organischen Faserschnüre der gürtelverstärkenden Schichten eine Ausdehnung von weniger als oder gleich 2,7% unter einer 1,4 g/d Last bei der Temperatur, die die gürtelverstärkende Schicht während einer normalen Fahrt auf dem Reifen annimmt, d. h. bei 50 ± 5ºC. Dadurch können die Vibrationen der Gürtel, die durch Vorsprünge und Aussparungen in der Straßenoberfläche erzeugt werden, reduziert werden. Wenn die Ausdehnung 2,7% überschreitet, können die Vibrationen der Gürtel nicht vollständig unterdrückt werden, und es wird schwierig, den Reduktionseffekt des Fahrbahngeräuschs zu verwirklichen. Weiterhin ist es vorzuziehen, daß ein Verhältnis N&sub1;/N&sub2; der Faserschnüre der gürtelverstärkenden Schichten 0,8 bis 1,3 ist, wobei N&sub1; die Steigung einer Tangente bei 1,4 g/d Last einer Spannungsdehnungskurve für 50 ± 5ºC ist, und N&sub2; die Steigung einer Tangente bei 0,25 g/d Last der Spannungsdehnungskurven 50 ± 5ºC ist. Dadurch wird die Gleichmäßigkeit der Barrierenwirkung gegen die Vibrationseingabe der Gürtel aufrecht erhalten, und Vibrationen der Gürtelschichten aufgrund großer Einwirkungen und Vibrationen, die durch kleine Einwirkungen erzeugt werden, werden gleich gut unterdrückt. Wenn beispielsweise N&sub1;/N&sub2; kleiner als 0,8 ist, verschlechtert sich die Barrierenwirkung gegen große Eingaben und die Vibrationsreduzierungswirkung verschlechtert sich. Wenn N&sub1;/N&sub2; 1,3 übersteigt, verschlechtert sich die Barrierenwirkung gegen kleine Einwirkungen und Vibrationsreduzierungswirkung verschlechtert sich. Als eine Folge werden Vibrationen im gesamten Laufflächenbereich erzeugt und die Reduzierungswirkung des Fahrbahngeräuschs verschlechtert sich. Die Barrierenwirkung gegen große Eingaben und kleine Eingaben, d. h. die Fahrbahngeräuschsreduzierungswirkung, wird mehr durch das Verhältnis des Absolutwerts des Elastizitätsmoduls der verstärkenden Schichtschnüre unter einer großen Last und den Absolutwert des Elastizitätsmoduls der verstärkenden Schichtschnüre unter einer kleinen Last beeinflußt als die Barrierenwirkung durch die Absolutwerte an sich beeinflußt wird.
Die Ausdehnung der Faserschnüre der gürtelverstärkenden Schicht unter 0,7 g/d Last bei der Temperatur, die in den Schnüren während der Vulkanisationsformgebung des Reifens erreicht wird, d. h. 170 ± 5ºC, muß 1,5 bis 6,0% sein. Wenn ein Reifenrohling während des Herstellungsprozesses eines Reifens in eine Vulkanisationsform gelegt wird und mit innerem Druck gefüllt wird, so daß er gegen die inneren Oberflächen der Form gedrückt wird, damit die jeweiligen Bereiche einer Lauffläche, die verschiedene Ausdehnungsraten haben, genügend Ausdehnung haben, so daß sie fest gegen das Innere der Form eingepaßt werden, muß die Ausdehnung der Schnüre der gürtelverstärkenden Schichten, die in Spiralen gewunden sind, 1,5 bis 6% sein, was erlaubt, daß die Lauffläche mit der Vulkanisationsform übereinstimmt. Dadurch ist die Formbarkeit bei der Vulkanisation des Reifens zufriedenstellend, die Eigenschaften den gürtelverstärkenden Schichten sind gleichmäßig und die Kontaktfähigkeit mit dem Untergrund ist gleichmäßig. Daher ragt der Reifen hinsichtlich geringen Fahrbahngeräuschs, Bedienstabilität und Widerstand gegenüber ungewollter Abnützung heraus. Bei hohen Temperaturen, wie Temperaturen von 150 bis 180ºC, während der Vulkanisation, haben die organischen Faserschnüre eine ausreichende Ausdehnung und beim gefertigten Reifen haben die organischen Faserschnüre die Eigenschaften eines hohen Elastizitätsmoduls und die Gürtelschichten werden fest aufrecht erhalten, und dadurch erhält der gefertigte Reifen die oben aufgelisteten gewünschten Effekte. Hier wird eine Ausdehnung bei 0,7 g/d Last verwendet, da die mittlere Spannung, die in der Vulkanisationsform auf eine Faserschnur der gürtelverstärkenden Schichten, die spiralförmig gewunden sind, aufgebracht wird, normalerweise etwa 0,7 g/d ist. Wenn die Ausdehnung geringer als 1,5% ist, wie im Fall einer gewöhnlichen aromatischen Polyamidschnur, die einen hohen Elastizitätsmodul hat, kann eine ausreichende Ausdehnung der Lauffläche in der Vulkanisation nicht erreicht werden, wie aus der obigen Erklärung verstanden werden kann, und die Formgebung bei der Vulkanisation ist nicht zufriedenstellend. Die Kontaktfähigkeit mit dem Untergrund des Reifens ist nicht gleichmäßig, die Reduzierungswirkung des Fahrbahngeräuschs ist nicht ausreichend und die Bedienstabilität und ähnliches verschlechtern sich ebenfalls. Weiterhin steigt die Ausdehnung des Laufflächenbereichs in Umfangsrichtung, und die Dauerhaftigkeit bei hohen Geschwindigkeiten verschlechtert sich, wenn die Ausdehnung 6% übersteigt, nachdem der Reifen aus der Vulkanisationsform entfernt wurde, während des nachfolgenden Aufblähens.
Eine Faserschnur der gürtelverstärkenden Schicht wird durch Schichtverwindung von Grundfasern und anschließende Strickverwindung der resultierenden verwundenen Schnur in die gegenteilige Richtung mit zwei oder drei Faserschnüren erhalten. Der Verwindungskoeffizient R ist vorzugsweise 0,20 bis 0,72 und insbesondere vorzugsweise 0,20 bis 0,50. R ist hier definiert als R = N·(0,139xD/ρ)1/2·10&supmin;³, wobei N die Anzahl der Verwindungen der Schnur (die Anzahl, wie oft die Schnur auf 10 cm verwunden ist), D die Gesamtzahl der Deniers der Schnur, und p die spezifische Dichte der Schnur ist. Da die Schnur den geeigneten Grad der Bündelung hat, kann eine Redzierungswirkung des Fahrbahngeräuschs auf hohem Niveau erreicht werden. Wenn der Verwindungskoeffizient R kleiner als 0,20 ist, verschlechtert sich die Haftung zwischen der Schnur und dem Gummi. Wenn der Verwindungskoeffizient R größer als 0,72 ist, steigt die Ausdehnung und der anfängliche Elastizitätsmodul nimmt ab und als eine Folge verschlechtert sich der Rückhaltebandeffekt der gürtelverstärkenden Schichten.
Weiterhin ist der tan δ des Laufflächengummis des Laufflächenbereichs vorzugsweise 0,02 bis 0,08, und optimalerweise 0,03 bis 0,05. Bei der vorliegenden Erfindung verschlechtert sich der geringe Rollwiderstand eines Radialreifens, der die oben beschriebenen Faserschnüre in der gürtelverstärkenden Schicht verwendet, leicht. Indem jedoch der oben beschriebene Laufflächengummi, der einen geringen Hystereseverlust hat, verwendet wird, verbessert sich der geringe Rollwiderstand des Reifens und das Fahrbahngeräusch ist ebenfalls reduziert. Weiterhin verbessert sich die Dauerhaftigkeit bei hohen Geschwindigkeiten und ein hohes Niveau von Betriebsstabilität wird erzielt.
Der tan δ des Seitengummis der Seitenwandbereiche ist vorzugsweise 0,02 bis 0,15 und insbesondere vorzugsweise 0,05 bis 0,09. Der geringe Rollwiderstand des Reifens kann dadurch noch weiter verbessert werden.
Wenn ein Laufflächengummi und ein Seitengummi, die einen geringen tan δ haben, bei einem Reifen verwendet werden, der nach geringen Kraftstoffkosten strebt, tendiert die Reduzierungswirkung des Fahrbahngeräuschs dazu, sich zu verschlechtern, selbst wenn der Rollwiderstand reduziert werden kann. Bei der vorliegenden Erfindung kann jedoch aufgrund der Kombination des oben beschriebenen Gummis und der oben beschriebenen Faserschnüre der gürtelverstärkenden Schichten eine große Reduzierung im Fahrbahngeräusch erreicht werden.
Die gürtelverstärkende Schicht des Radialreifens der vorliegenden Erfindung wird durch einen Streifen gebildet, der organische Faserschnüre umfaßt, z. B. Polyethylen-2,6- Naphthalat-Faserschnüre, die in einer Spirale gewunden sind. Da diese Faserschnüre alle der oben beschriebenen Eigenschaften haben, selbst wenn eine gewöhnliche Schnurhitzebehandlung und ein gewöhnliches Reifenfabrikationsverfahren verwendet werden, ist die Formbarkeit in der Vulkanisationsform zufriedenstellend. Die Betriebsstabilität und der Widerstand gegen unbeabsichtigte Abnützung des Reifens sind exzellent und das Fahrbahngeräusch ist in großem Maß verringert. Herkömmlicherweise war es schwierig, das Fahrbahngeräusch in einem großen Frequenzband zu reduzieren, insbesondere in einem Hochfrequenzband, wie 300 bis 500 Hz. Diese Aufgabe der Reduzierung des Fahrbahngeräuschs in einem weiten Frequenzband ist zuerst durch den Radialreifen der vorliegenden Erfindung erzielt worden, der organische Faserschnüre, wie Polyethylen-2,6- Naphthalat-Faserschnüre verwendet. Die vielen Wirkungen, die durch den Radialreifen der vorliegenden Erfindung erzielt wurden, werden noch deutlicher, wenn die Faserschnüre der vorliegenden Erfindung mit anderen Faserschnüren, die untenstehend beschrieben werden, verglichen werden, die ebenso für gürtelverstärkende Schichten verwendet werden.
Wenn gewöhnliche Nylon 66 Faserschnüre oder Nylon 46 Faserschnüre oder ähnliches verwendet werden, verringert sich das Fahrbahngeräusch des Reifens (das Geräusch in dem Fahrzeug) leicht im Vergleich zu einem Fall, in dem keine gürtelverstärkenden Schichten verwendet werden. Das Niveau der Reduzierung des Fahrbahngeräuschs ist nicht zufriedenstellend.
Wenn Faserschnüre, die einen großen Elastizitätsmodul haben, verwendet werden, wie gewöhnliche aromatische Polyamid- Faserschnüre, Carbon-Faserschnüre, Glasfaserschnüre und ähnliches, ist die Formbarkeit bei der Vulkanisation nicht zufriedenstellend, wie oben beschrieben. Ein Fahrbahngeräusch in dem breiten Frequenzband von 100 bis 500 Hz und in dem verhältnismäßig hohen Frequenzband von 300 bis 500 Hz kann nicht ausreichend reduziert werden. Weiterhin ist die Kontaktfähigkeit mit dem Untergrund nicht gleichmäßig, und die Betriebsstabilität und der Widerstand gegenüber unregelmäßiger Abnützung verschlechtern sich in großem Maß.
Wenn gewöhnliche aromatische Polyamid/Nylon-Composite- Faserschnüre verwendet werden, ist der Reduzierungseffekt des Fahrbahngeräuschs verschlechtert aufgrund von großen und kleinen Eingaben von der Fahrbahnoberfläche und aufgrund der Fahrgeschwindigkeit, da die Spannungsdehnungskurve nicht linear ist. Entsprechend sind solche Schnüre nicht geeignet.
Fig. 1 ist eine Querschnittsansicht, die eine Ausführungsform eines Radialreifens der vorliegenden Erfindung veranschaulicht.
Fig. 2 ist eine Querschnittsansicht, die eine andere Ausführungsform eines Radialreifens der vorliegenden Erfindung veranschaulicht.
Fig. 3 ist eine Querschnittsansicht, die noch eine andere Ausführungsform eines Radialreifens der vorliegenden Erfindung veranschaulicht.
Fig. 4 ist eine Querschnittsansicht, die eine weitere Ausführungsform eines Radialreifens der vorliegenden Erfindung veranschaulicht.
Fig. 5 ist eine Querschnittsansicht, die eine andere Ausführungsform eines Radialreifens der vorliegenden Erfindung veranschaulicht.
Fig. 6 ist eine Querschnittsansicht, die noch eine andere Ausführungsform eines Radialreifens der vorliegenden Erfindung veranschaulicht.
Fig. 1 bis 6 veranschaulichen einen Radialreifen 10, der eine Karkasse 14 umfaßt, einen Laufflächenbereich 16, Seitenwandbereiche 18 der Karkasse 14, mindestens zwei Gürtelschichten 20, und mindestens eine gürtelverstärkende Schicht 22. Die Karkasse 14 ist über und um einen Wulstkern 12 von der inneren Seite des Reifens auf die äußere Seite des Reifens gefaltet, so daß sie die äußere Seite belegt. Der Laufflächenbereich 16 ist im Scheitelbereich der Karkasse 14 positioniert. Die Gürtelschichten 20 sind in der inneren Seite des Laufflächenbereichs 16 angebracht. Die gürtelverstärkenden Schichten 22 sind an der äußeren Umfangsseite der Gürtelschichten 20 im gesamten Laufflächenbereich und/oder an beiden Endbereichen des Laufflächenbereichs angebracht. Die gürtelverstärkende Schicht 22 ist ein enger, gummibeschichteter Streifen, der eine Vielzahl von Faserschnüren umfaßt, die endlos in einer Spirale gewunden sind, so daß die Schnüre im wesentlichen parallel (0º bis 5º) in der Umfangsrichtung des Reifens sind. Es ist vorzuziehen, daß die gürtelverstärkenden Schichten 22 an der in Radialrichtung äußeren Seite der Gürtelschichten 20 vorstehen. In der Karkasse 14 sind Faserschnüre im wesentlichen senkrecht zur Umfangsrichtung des Reifens angebracht. Die Karkasse 14 ist aus mindestens einer Schicht gebildet. In der Gürtelschicht 20 sind nichtdehnbare Schnüre, wie aromatische Polyamidfaserschnüre und Stahlschnüre, in einem Winkel von 10º bis 30º in bezug auf die Umfangsrichtung angebracht (oder die Äquatorebene des Reifens). Mindestens zwei Gürtelschichten 20 sind vorgesehen, so daß die Schüre davon sich in unterschiedlichen Richtungen schneiden.
Fig. 1 bis 6 veranschaulichen jeweils Beispiele von Anordnungen der gürtelverstärkenden Schichten 22. Fig. 1 ist eine Querschnittsansicht eines Reifens, bei dem eine gürtelverstärkende Schicht 22 gleichmäßig im gesamten Laufflächennbereich 16 an der äußeren Umfangsseite der Gürtelschichten 20 gewunden ist, und eine andere gürtelverstärkende Schicht 22 an jedem der Seitenendbereiche der vorherigen gürtelverstärkenden Schicht 22 gewunden ist. Fig. 2 ist eine Querschnittsansicht eines Reifens, bei dem eine gürtelverstärkende Schicht 22 an jedem Endbereich des Laufflächenbereichs 16 gewunden ist (an der äußeren Umfangsseite der Gürtelschichten 20). Fig. 3 ist eine Querschnittsansicht eines Reifens, bei dem zwei gürtelverstärkende Schichten 22 an jedem Endbereich gewunden sind. Fig. 4 ist eine Querschnittsansicht eines Reifens, bei dem eine gürtelverstärkende Schicht 22 am gesamten Laufflächenbereich gewunden ist und zwei gürtelverstärkende Schichten 22 an jedem Endbereich gewunden sind. Fig. 5 ist eine Querschnittsansicht eines Reifens, bei dem eine gürtelverstärkende Schicht 22 am gesamten Laufflächenbereich gewunden ist. Fig. 6 ist eine Querschnittsansicht, die einen Reifen veranschaulicht, bei dem zwei gürtelverstärkende Schichten 22 am gesamten Laufflächenbereich gewunden sind und eine an jedem Endbereich gewunden ist. Die Anordnung der gürtelverstärkenden Schichten ist nicht auf die oben beschriebenen Beispiele beschränkt. Strukturen, wie diejenigen, die in z. B. Fig. 2 und 3 veranschaulicht sind, werden vorzugsweise, aufgrund ihres geringen Gewichts, für gewöhnliche Personenfahrzeuge verwendet. Strukturen wie diejenigen, die in den Fig. 1 und 4 bis 6 veranschaulicht sind, werden vorzugsweise aufgrund ihres verstärkenden Effekts in Personenfahrzeugen mit großem Gewicht und in Sportfahrzeugen oder ähnlichem verwendet, bei denen die Leistung bei hohen Geschwindigkeiten von großer Wichtigkeit ist.
(1) Die Reifen, die in Beispielen 1 bis 15 und den vergleichenden Beispielen 1 bis 5 verwendet werden, die später beschrieben werden, sind wie folgt. Die Reifengröße ist eine 205/65R15 schlauchlose Struktur. Beim Herstellungsprozeß ist der Reifen vulkanisiert bei 170ºC für 13 Minuten und dann bei der Nachbehandlungsaufblasung auf einen inneren Druck von 2,5 kg/cm² für 26 Minuten aufgeblasen.
Zwei Karkassenschichten werden verwendet, wobei jede Karkassenschicht durch Verwendung von Polyethylenterephthalatschnüren von 1000D/2 (zwei Schnüre, jede mit 1000 Denier) mit einer Anzahl von Verwindungen (Lageverwindungen x Strickverwindungen) von 47 · 47 (Anzahl/10 cm) gebildet ist. Die Fadenzahl ist 55,0 Schnüre pro 5 cm.
Die Gürtelschicht hat zwei Stahlschnurgürtel von einer 1 · 5 · 0,23 Struktur. Der Aufnahmewinkel der zwei Stahlschnüre ist jeweils 26º nach rechts und links in bezug auf die Umfangsrichtung und die Anzahl der aufgenommenen Schnüre ist 40,0 Schnüre pro 5 cm.
Die gürtelverstärkenden Schichten sind spiralförmig gewunden an der äußeren Seite der Gürtelschichten in einem Winkel von 0º bis 5º in bezug auf die Umfangsrichtung. Die gürtelverstärkenden Schichten sind wie in Fig. 1 veranschaulicht angeordnet. Hier ist die einzige gürtelverstärkende Schicht, die im gesamten Laufflächenbereich gewunden ist, 5 mm breiter gewunden an den in Radialrichtung äußeren Seitenenden der Gürtelschicht. Weiterhin ist jede der gürtelverstärkenden Schichten an den äußeren Seitenendbereichen so gewunden, daß die Breite jeder dieser Schichten 30 mm ist. Die gürtelverstärkenden Schichten sind über den Gürtelschichten durch die oben beschriebene Methode gebildet, indem enge Streifen von 5 bis 20 mm verwendet werden.
Die Polyethylen-2,6-Naphthalat-Faserschnüre, die in den gürtelverstärkenden Schichten verwendet werden, werden wie folgt erhalten.
Harzspäne von Polyethylen-2,6-Naphthalat (innere Viskosität 0,72), die durch die vorher beschriebene Methode erhalten werden, werden im wesentlichen schmelzgesponnen. Die Spinngeschwindigkeit ist 600 m/Minute. Ein 44 cm langes Heizrohr, das eine Umgebungstemperatur von 340ºC hat, wird direkt neben der Spinndüse angebracht. Die schmelzgesponnene, nicht gedehnte Faser wird um eine Ölwalze gewunden, so daß darauf ein Schmiermittel angebracht wird. Nachdem 1% Vorspannung auf die resultierende nicht gedehnte Faser angebracht wird, wird die Faser als nächstes einem Schwindheißfixieren zwischen einer Heizwalze von 227ºC und einer nichtbeheizten Walze bei einer Relaxationsrate von 2,2% ausgesetzt. Die Faser wird um die Walze bei 300 m/Minute gewunden. Die Temperatur der Spinnmaschine ist optimalerweise 300 bis 315ºC in der ersten Hälfte des Extruders, der das Polymer schmilzt, und danach optimalerweise 318ºC, bis die Faser von der Spinndüse entfernt wird. Weiterhin kann eine Kältehärtung bei einer relativen Feuchtigkeit von 65% und einer Temperatur von 25ºC über eine Länge von 35 cm durchgeführt werden, nachdem die Faser durch das Heizrohr geführt wurde. Dadurch wird eine Polyethylen-2,6-Naphthalat- Grundfaser erhalten.
Die Grundfaser wird so angepaßt, daß der Verwindungskoeffizient R 0,20 bis 0,72 wird und eine verwundene Faser erhalten wird. Die verwundene Faser wird einer Klebeanwendung und einer Wärmebehandlung wie folgt unterworfen.
Die verwundene Schnur wird in einen Klebstoff vom Resorcinformaldehydharz-Latextyp eingetaucht. In der Trocknungszone ist die Prozeßtemperatur 170ºC und die Prozeßdauer 60 bis 160 Sekunden. Weiterhin ist in der Wärmeaussetzungszone und der. Normalisierungszone die Prozeßtemperatur 250 bis 270ºC und die Prozeßdauer ist 60 bis 160 Sekunden. Weiterhin ist die Schnurspannung in der Wärmeaussetzungszone auf 0,4 bis 1,1 g/d gesetzt und die Schnurspannung in der Normalisierungszone auf 0,03 bis 0,50 g/d gesetzt. Die obigen Bedingungen sind in Beispiel 1 der veröffentlichten japanischen Patentanmeldung JP-B Nr. 63- 12503 beschrieben. Weiterhin kann der Klebstoff ein reagierender Klebstoff sein, z. B. ein Expoxyharzklebstoff oder ähnliches, der in zwei Schritten aufgetragen wird. Nach der Klebewärmebehandlung ist es hier vorzuziehen, daß die Ausdehnung (%) der Schnur unter einer Last von 2,25 g/d (in Übereinstimmung mit den Verfahren von JIS L1017) auf weniger oder gleich 3,5% eingestellt wird.
Die Polyethylenterephthalat-Faserschnüre, die in den gürtelverstärkenden Schichten verwendet werden, werden auf folgende Weise erhalten.
Zuerst wird das Verfahren des Erzeugens des Polyethylenterephthalatpolymers untenstehend beschrieben.
2 Mol Terephthalsäure, 3 Mol Ethylenglykol, und Antimon (III) Oxid als Katalysator (2 · 10&supmin;&sup4; Mol in bezug auf die Terephthalsäure) wurden in ein Reaktionsgefäß, das mit einem Rührer ausgestattet ist, gegeben. Nach ausreichender Substitution mit Stickstoffgas wurde das Innere des Reaktionsgefäßes unter Druck gesetzt auf 1,8 kg/cm² mit Stickstoffgas, und die Reaktion wurde bei 240ºC durchgeführt. Nachdem eine im wesentlichen theroretische Menge von Wasser und Nebenprodukten aus dem System entfernt wurde, wurde eine Polykondensationsreaktion bei 40 mm Hg und 255ºC 60 Minuten lang durchgeführt und bei 15 mm Hg und 270ºC 60 Minuten lang, und bei 1 mm Hg und 275ºC bis ein vorbestimmtes Molekulargewicht erreicht war. Nachdem die Reaktion vervollständigt war, wurde des resultierende Produkt sofort in Eiswasser gekühlt. Nachdem die Polykondensationsreaktion vervollständigt war, wurde die Probe, die sofort in Eiswasser gekühlt wurde, in Tablettenform mit 2 mm bis 3 mm geschnitten. 5 g dieser Probe wurden in einen 100 ml fassenden runden Glaskolben plaziert. Nach der Verringerung des Drucks (0,1 mm Hg) wurde der runde Glaskolben in ein Ölbad plaziert, und eine Kristallisation und Vortrocknung für 2 Stunden bei 160ºC und bei einer Mischgeschwindigkeit von 30 U/min durchgeführt. Danach wurde die Festkörperpolymerisation durchgeführt während einer vorbestimmten Zeit bei einer Mischgeschwindigkeit von 30 U/min und der Temperatur der Probe (Schmelzpunkt -18ºC). Bei einem Polymer, das eine dem Polymer eigene Viskosität von 0,60 hat (Gewichtsdurchschnitt Molekulargewicht = 5,5 · 10&sup4;) beim Beginn der Polymerisation, wurde Festkörperpolymerisation für etwa 7 Stunden durchgeführt, bis die eigene Viskosität 0,98 war (Gewichtsdurchschnitt Molekulargewicht = 715 · 10&sup4; Niveau) bei 237ºC.
Das resultierende Polyethylenterephthalat (eigene Viskosität = 0,98), das durch Festkörperpolymerisation erhalten wurde, wurde sofort in einer inerten Gasatmosphäre bei 10 bis 60ºC (z. B. 25ºC) unter der Spinndüse gekühlt und wurde gesponnen und aufgenommen bei einer Spinngeschwindigkeit von 1500 bis 6000 m/min (z. B. 4200 m/min). Dann wurde eine Dehnung bei einem Zugverhältnis von 1,2 bis 2,30 (z. B. 1,31) durchgeführt, um eine Polyethylenterephthalat-Grundfaser zu bilden.
Die Grundfaser wurde so angepaßt, daß der Verwindungskoeffizient R 0,20 bis 0,72 war und eine verwundene Schnur erhalten wurde. Die verwundene Schnur wurde einer Klebstoffanwendung und Wärmebehandlung in Übereinstimmung mit den folgenden Bedingungen unterworfen.
Der Klebstoff wurde wie folgt hergerichtet. Resorcinolpolysulfid und ein Resorcinolformaldehydkondensationsharz mit Resorcinolüberschuß wurden in einem Feststoffverhältnis von 20 : 100 gemischt. 18 Teile des Feststoffs wurden davon entfernt, und 9 Teile von 28%-igem Ammoniumwasser wurden zu diesem entfernten Feststoff hinzugefügt. Wasser wurde hinzugefügt und der Feststoff wurde vollständig gelöst, so daß die gesamte Mischung zu 50 Teilen wurde. Zu dieser Lösung wurden 50 Teile eines Resorcinolformaldehydkondensationsharz/Latex gemischt (RFL). Dieses RFL wurde aus den folgenden Zusammensetzungen erzeugt und wurde 48 Stunden lang oder mehr ausgehärtet.
Wasser 518,8 (Gew.-Anteile)
Resorcinol 11,0
Formaldehyd (37%) 16,2
Ammoniumhydroxid (28%) 10,0
Vinylpyridin-Styren-Butadien- Copolymerlatex (41%) 244,0
Die verwundene Schnur wurde in diesen Klebstoff eingetaucht. In der Trocknungszone wurde die Prozeßtemperatur auf 170ºC und die Prozeßdauer auf 60 bis 160 Sekunden festgesetzt. In der Wärmeaussetzzone und der Normalisierungszone wurde die Prozeßtemperatur auf 250 bis 265ºC gesetzt und die Prozeßdauer auf 60 bis 170 Sekunden gesetzt. Weiterhin wurde die Spannung in der Wärmeaussetzzone auf 0,4 bis 1,1 g/d gesetzt und die Spannung in der Normalisierungszone wurde auf 0,03 bis 0,50 g/d gesetzt. In der Abkühlzone im Kühlofen, die der Normalisierungszone folgt, wurde die Prozeßtemperatur auf 150 bis 180ºC gesetzt, die Prozeßdauer wurde auf 30 bis 170 Sekunden gesetzt, und die Schnurspannung wurde auf 0,01 bis 0,70 g/d gesetzt. Auf diese Weise wurde eine Schnur, die einer vorbestimmten Klebstoffbearbeitung ausgesetzt war, erhalten.
Der Laufflächengummi der vorliegenden Erfindung, der einen tan δ von 0,02 bis 0,08 hat, wurde durch Zusammenfügen von 100 Gew.-Anteilen natürlichem Gummis (NR), 15 bis 40 Gew.- Anteilen schwarzen Kohlenstoffs und 1 bis 3 Gew.-Anteilen Schwefel in einer optimalen Kombination gebildet mit optimalen Mengen von Öl, Antioxidationsmitteln, Vulkanisationsbeschleunigern und bearbeitungsverbessernden Mitteln.
Der Seitengummi der vorliegenden Erfindung, der einen tan δ von 0,02 bis 0,15 hat, wurde dadurch gebildet, daß 100 Gew.- Anteile einer Mischung von natürlichem Gummi (NR) und Butadiengummi (BR) (NR/BR = 60 bis 20 Gew.-Anteile / 40 bis 80 Gew.-Anteile), 20 bis 50 Gew.-Anteile schwarzen Kohlenstoffs und 1 bis 2 Gew.-Anteile Schwefel in einer optimalen Kombination mit optimalen Mengen von Öl, Antioxidationsmitteln, Vulkanisationsbeschleunigern und bearbeitungsverbessernden Mitteln zusammengefügt wurden.
(2) Die Meßverfahren und Testverfahren, die in den Beispielen 1 bis 15 und den vergleichenden Beispielen 1 bis 5 verwendet werden, waren wie folgt.

(A) Messung der Ausdehnung unter einer Last von 0,7 g/d bei 170 ± 5ºC

Eine Last von 0,0167 g/d wurde auf eine Schnur bei 20 bis 30ºC (Raumtemperatur) aufgebracht. Die Umgebungstemperatur der Schnur wurde mit einer Geschwindigkeit von 80ºC/min angehoben, bis die Temperatur 170 ± 5ºC erreichte, und die Schnur wurde in diesem Zustand 10 Minuten lang gelassen. Danach wurde die Schnur bei einer Geschwindigkeit von 30 mm/min gezogen, bis die Last, die darauf wirkt, 0,7 g/d erreichte. In diesem Zustand wurde die Länge der Schnur, nachdem sie 10 Minuten lang kroch, gemessen. Diese Länge wurde mit der Länge der Schnur bei Raumtemperatur verglichen, wenn die 0,0167 g/d Last darauf angewendet wurden. Die Längendifferenz der Schnur nach dem Kriechen und die Länge der Schnur, wenn die Last von 0,0167 g/d darauf aufgebracht wurde, wurden durch die Länge der Schnur bei Raumtemperatur, wenn die 0,0167 g/d Last darauf aufgebracht wurde, dividiert, so daß die Ausdehnung (%) unter einer Last von 0,07 g/d bei 170 ± 5ºC erhalten wurde. Es ist anzumerken, daß die Länge der ursprünglichen Probe 250 mm war.

(B) Messung der Ausdehnung unter einer Last von 1,4 g/d bei 50 ± 5ºC

Eine Last von 0,0167 g/d wurde auf eine Schnur bei 20 bis 30ºC (Raumtemperatur) aufgebracht. Die Umgebungstemperatur der Schnur wurde mit einer Geschwindigkeit von 5ºC/min angehoben, bis die Temperatur 50 ± 5ºC erreichte, und die Schnur wurde in diesem Zustand 5 Minuten lang gelassen. Danach wurde die Schnur bei einer Geschwindigkeit von 300 mm/min gezogen, bis sie brach. Eine Spannungsdehnungskurve wurde aufgenommen und die Ausdehnung bei einer Spannung von 1,4 g/d wurde aus der Spannungsdehnungskurve abgelesen. Dieser Wert war die Ausdehnung unter einer Last von 1,4 g/d bei 50 ± 5ºC.

(C) Messung des Verhältnisses N&sub1;/N&sub2;, wobei N&sub1; die Steigung einer Tangente bei 1,4 g/d Last einer Spannungsdehnungskurve für 50 ± 5ºC ist, und N&sub2; die Steigung einer Tangente bei 0,25 g/d Last einer Spannungsdehnungskurve für 50 ± 5ºC ist.

Tangentenlinien wurden am 1,4 g/d Lastpunkt und am 0,25 g/d Lastpunkt der Spannungsdehnungskurve, die bei obenstehendem Punkt (B) erzeugt wurde, gezeichnet. Die Lasten (g/d) pro Ausdehnungseinheit waren jeweils N&sub1; und N&sub2;. Diese Werte waren die Steigungen der Tangentenlinien, und das Verhältnis N&sub1;/N&sub2; wurde durch Division von N&sub1; durch N&sub2; bestimmt.

(D) Messung von tan δ

Tan δ bei einer Raumtemperatur von 60ºC, einer Verwindung von 1%, und einer Frequenz von 50 Hz wurde durch Verwendung einer Viskoelastizitätsmessungsvorrichtung gemessen (hergestellt durch Toyo Seiki Seisakusho).

(E) Fahrbahngeräuschtest

Vier 205/65R15 Testreifen, die einen inneren Druck von 2,0 kgf/cm² und eine Felgengröße 6J-15 haben, wurden auf einem 2000 cc Sedan-Typ-Fahrzeug installiert. Zwei Fahrgäste fuhren in dem Fahrzeug, das mit einer Geschwindigkeit von 60 km/h entlang eines Testkurses zur Evaluation des Fahrbahngeräuschs fuhr. Ein geräuscherfassendes Mikrofon wurde im Zentrum des rückwärtigen Teils des Sitzes des Fahrersitzes angebracht und alle Geräuschdrücke (Dezibel) von 100 bis 500 Hz und 300 bis 500 Hz wurden gemessen. Diesen Werten wurde für den Kontrollreifen von vergleichendem Beispiel 1 ein Indexwert von 100 gegeben. Ein höherer Wert bezeichnet hier eine bessere Fahrbahngeräuschentwicklung.

(F) Betriebsstabilitätstest

Vier 205/65R15 Testreifen, die einen inneren Druck von 2,0 kgf/cm² und eine Felgengröße 6J-15 haben, wurden auf einem 2000 cc Sedan-Typ-Fahrzeug aufgebracht, und das Fahrzeug fuhr über einen Testkurs zur Evaluation der Betriebsstabilität. Ein Gefühlstest in einem tatsächlichen Fahrzeug wurde bei Geschwindigkeiten von 60 bis 200 km/h durchgeführt. Die folgenden vier Aspekte wurden evaluiert und ihnen wurden Noten von 1 bis 10 Punkten gegeben: (i) Stabilität beim Geradeausfahren, (ii) Wendestabilität, (iii) Gefühl von Steifigkeit, und (iv) Handhabung. Die Punkte aus diesen vier Aspekten wurden gemittelt, um den Betriebsstabilitätswert zu bestimmen. Diese Evaluation wurde durch zwei spezialisierte Fahrer durchgeführt. Deren beide Wertungen wurden gemittelt und diesem Wert für den Kontrollreifen des vergleichenden Beispiels 1 wurde ein Indexwert von 100 gegeben. Ein höherer Wert ist hier vorzuziehen.

(G) Test der Dauerhaftigkeit bei hohen Geschwindigkeiten

Die Evaluation der Dauerhaftigkeit bei hohen Geschwindigkeiten des Reifens wurde durchgeführt, indem die Schritt-Geschwindigkeitsmethode in Übereinstimmung mit dem Testverfahren Nr. 109 der US-Standards FMVSS verwendet wurde. Insbesondere wurde die Geschwindigkeit alle 30 Minuten erhöht, bis Probleme auftraten. Die Geschwindigkeit (km/h) bei der Zeit, bei der die Probleme auftraten, und wie lange (Minuten) der Reifen bei dieser Geschwindigkeit lief, wurden gemessen. Diesem Wert wurde für den Kontrollreifen des vergleichenden Beispiels 1 ein Indexwert von 100 gegeben. Ein höherer Wert ist hier mehr vorzuziehen.

(F) Rollwiderstandstest

Eine rotierende Trommel, die eine glatte Stahloberfläche hat, einen äußeren Durchmesser von 1707,6 mm und eine Breite von 350 mm, wurde verwendet, um den Rollwiderstand zu messen und zu evaluieren durch ein Leerlaufverfahren, in dem der Reifen bei Geschwindigkeiten von 0 bis 180 km/h unter einer Last von 300 kg gedreht wurde. die Geschwindigkeit wurde alle 20 km/h gemessen, und der Rollwiderstand durch den Durchschnittswert der jeweiligen Geschwindigkeiten ermittelt. Diesem Wert wurde für den Kontrollreifen des vergleichenden Beispiels 1 ein Indexwert von 100 gegeben. Höhere Werte bezeichnen besseren Rollwiderstand (geringeren Rollwiderstand).

Beispiel 1

Polyethylen-2,6-Naphthalat (PEN) Schnüre wurden als die gürtelverstärkenden Schicht-Faserschnüre verwendet. Die Denier-Struktur war 1500D/2 (d. h., zwei lagenverwundene Schnüre, wobei jede Schnur eine Gesamtzahl von Denier von 1500 Deniers hat). Die Schnur hatte 39 Lagenverwindungen/10 cm, 39 Strickverwindungen/10 cm (bezeichnet durch "39 · 39", was die Anzahl der Lagenverwindungen (pro 10 cm) x die Anzahl der Strickverwindungen (Anzahl/10 cm) ist), und einen Verwindungskoeffizienten von 0,68. Die Ausdehnung unter 1,4 g/d bei 50 ± 5ºC war 2,0% und die Ausdehnung unter 0,7 g/d bei 170 ± 5ºC war 3,0%. Das Verhältnis N&sub1;/N&sub2; (wobei N&sub1; die Steigung einer Tangente bei 1,4 g/d Last einer Spannungsdehnungskurve für 50 ± 5ºC ist, und N&sub2; die Steigung einer Tangentenlinie bei 0,25 g/d Last der Spannungsdehnungskurve für 50 ± 5ºC ist) war 0,90. Der tan δ des Laufflächengummis und des Seitengummis war jeweils 0,08 und 0,15.
Ein Radialreifen, der das oben beschriebene Material hatte, wurde in bezug auf die jeweiligen Leistungen untersucht, wie Fahrbahngeräusch, Rollwiderstand, Betriebsstabilität, Dauerhaftigkeit bei hohen Geschwindigkeiten und ähnliches. Die Ergebnisse der Evaluation sind in Tabelle 1 gezeigt.

Beispiele 2-9

Für Beispiele 2 bis 9 wurden die Werte der jeweiligen elemente der PEN-Schnüre von Beispiel 1 (die Anzahl der Verwindungen, der Verwindungskoeffizient, die Ausdehnung bei 50 ± 5ºC unter 1,4 g/d Last, die Ausdehnung bei 170 ± 5ºC unter 0,7 g/d Last, N&sub1;/N&sub2;) und die tan δ Werte des Laufflächengummis und des Seitengummis wie in Tabelle 1 gezeigt verändert. Die Leistungen der Reifen, die auf gleiche Weise wie im Beispiel 1 erhalten wurden, wurden evaluiert und die Ergebnisse sind in Tabelle 1 aufgelistet.

Beispiele 10-15

Die gürtelverstärkenden Schicht-Faserschnüre von Beispiel 10 waren Composite, Hybridschnüre aus PEN-Schnüren und Nylon 66 (NY) Schnüren. Eine 1500 D PEN Schnur mit 27 Lagenverwindungen/10 cm und eine 1260 D NY Schnur mit 27 Lagenverwindungen/10 cm bildeten die Composite-Schnur, die 27 Strickverwindungen/10 cm hat.
Die Faserschnüre von Beispiel 11 waren Composite, Hybridschnüre aus PEN-Schnüren und Polyethylenterephthalat (PET) Schnüren. Eine 1500 D PEN Schnur mit 39 Lagenverwindungen/10 cm und eine 1500 D PET Schnur mit 39 Lagenverwindungen/10 cm bildeten die Composite Schnur, die 39 Strickverwindungen/10 cm hat.
Die Faserschnüre von Beispiel 12 waren Composite, Hybridschnüre aus PEN-Schnüren und Schnüre aus einer Chemiefaser auf Viskosebasis (RAY). Eine 1500 D PEN Schnur snit 39 Lagenverwindungen/10 cm und eine 1650 D RAY Schnur mit 39 Lagenverwindungen/10 cm bildeten die Composite Schnur, die 39 Strickverwindungen/10 cm hat.
Die Faserschnüre von Beispiel 13 waren Zwirnschnüre, die PEN- Fasern und NY-Fasern in jedem Garn haben. Die PEN-Fasern und NY-Fasern wurden in einem Verhältnis von 2 : 1 (66,7% der Gesamtzahl der Deniers sind PEN-Fasern) verwendet, so daß eine 1500 D Zwirnschnur, die 39 Lagenverwindungen/10 cm hat, erhalten wurde. Zwei dieser Zwirnschnüre wurden strickverwunden mit 39 Verwindungen/10 cm, so daß sie die Zwirnschnur von Beispiel 13 bildeten.
Die Faserschnüre von Beispiel 14 wurden auf die gleiche Weise erhalten wie die Faserschnüre von Beispiel 13, ausgenommen, daß die PEN-Fasern und die NY-Fasern in einem Verhältnis von 1 : 1 verwendet wurden (50% der Gesamtzahl der Deniers waren PEN-Fasern).
Die Faserschnüre von Beispiel 15 ware PET-Schnüre, die 1500 D/2 Deniers hatten, und deren Verwindungszahl 22 · 22 Schicht x Strick (Anzahl/10 cm) war.
Für Beispiele 10 bis 15 wurden die Werte der jeweiligen Elemente der Faserschnüre von Beispiel 1 (der Verwindungskoeffizient, die Ausdehnung bei 50 ± 5ºC unter 1,4 g/d Last, die Ausdehnung bei 170 ± 5ºC unter 0,7 g/d Last, N&sub1;/N&sub2;), wie in Tabelle 2 gezeigt, verändert. Die Leistungen der Reifen, die auf die gleiche Weise wie im Beispiel 1 erhalten wurden, wurden evaluiert und die Resultate davon sind in Tabelle 2 aufgelistet.

Vergleichende Beispiele 1 bis 5

Die Faserschnüre aus vergleichendem Beispiel 1 waren NY- Schnüre, die 1260 D/2 Deniers hatten, und deren Verwindungszahl Strick x Schicht (Anzahl/10 cm) 39 · 39 war.
Die Faserschnüre aus vergleichendem Beispiel 2 waren PET- Schnüre, die 1500 D/2 Deniers hatten, und deren Verwindungszahl Strick x Schicht (Anzahl/10 cm) 39 · 39 war.
Die Faserschnüre aus vergleichendem Beispiel 3 waren Schnüre aus aromatischen Polyamide (ARM), die 1500 D/2 Deniers hatten, und deren Verwindungszahl Strick x Schicht (Anzahl/10 cm) 39 · 39 war.
Die Faserschnüre aus vergleichendem Beispiel 4 waren Composite, Hybridschnüre aus ARM-Schnüren und NY-Schnüren. Eine 1500 DARM-Schnur, die 22 Schichtverwindungen/10 cm hat, und eine 1500 DNY-Schnur, die 11 Schichtverwindungen/10 cm hat, bildeten die Composite-Schnur, die 22 Strickverwindungen/10 cm hat.
Die Faserschnüre aus vergleichendem Beispiel 5 waren PEN- Schnüre, die 1500 D/2 Deniers hatten, und deren Verwindungszahl Strick x Schicht (Anzahl/10 cm) 22 · 22 war.
Für vergleichende Beispiele 1 bis 5 wurden die Werte der jeweiligen Elemente der Faserschnüre aus Beispiel 1 wie in Tabelle 3 gezeigt verändert (der Verwindungskoeffizient, die Ausdehnung bei 50 ± 5ºC unter 1,4 g/d Last, die Ausdehnung bei 170 ± 5ºC unter 0,7 g/d Last, N&sub1;/N&sub2;). Die Leistungen der Reifen, die auf die gleiche Weise wie im Beispiel 1 erhalten wurden, wurden evaluiert und die Ergebnisse davon sind in Tabelle 3 aufgelistet. Tabelle 1 Tabelle 2 Tabelle 3
Wie aus Tabellen 1 und 2 gesehen werden kann, haben die Radialreifen der vorliegenden Erfindung hohe Niveaus und eine gute Balance von geringem Rollwiderstand, Dauerhaftigkeit bei hohen Geschwindigkeiten und Betriebsstabilität. Weiterhin wurde das Fahrbahngeräusch deutlich reduziert in einem Bereich, der sich von niedrigen Frequenzen bis zu hohen Frequenzen erstreckt.
Wie aus den vergleichenden Beispielen 1 und 2 in Tabelle 3 gesehen werden kann, sind die geringe Rollwiderstandseigenschaft, die Dauerhaftigkeit bei hohen Geschwindigkeiten und die Bedienstabilität nicht auf einem hohen Niveau, und die Balance ist nicht zufriedenstellend, wenn die Ausdehnung unter 1,4 g/d Last bei 50 ± 5ºC 2,7% übersteigt (was nicht in den Bereich der vorliegenden Ansprüche fällt). Weiterhin verschlechtert sich das Fahrbahngeräusch merklich. Wie durch die vergleichenden Beispiele 3 bis 5 in Tabelle 3 gezeigt, verschlechtern sich die jeweiligen Leistungen der Reifen, wenn die Ausdehnung unter 0,7 g/d Last bei 170 ± 5ºC weniger als 1,5% oder größer als 6,0% ist (was nicht in den Bereich der vorliegenden Ansprüche fällt), und die Wirkungen der vorliegenden Erfindung können nicht erreicht werden.

Claims

1. Radialreifen (10), umfassend:

ein Paar von Wulstbereichen (12);

eine Karkasse (14), die ringförmig ist und sich über die Wulstbereiche erstreckt;

ein Laufflächenbereich (16), der sich in einem Scheitelbereich der Karkasse befindet;

Seitenwandbereiche (18) der Karkasse; und

mindestens eine gürtelverstärkende Schicht (22), die im gesamten Laufflächenbereich und/oder an beiden Endbereichen des Laufflächenbereichs an einer äußeren Umfangsseite von mindestens zwei Gürtelschichten (20) angebracht ist, die an einer inneren Seite des Laufflächenbereichs angebracht sind, wobei die gürtelverstärkenden Schichten aus engen, gummibeschichteten Streifen geformt sind, die eine Vielzahl von Faserschnüren umfassen, die endlos in Spiralen gewunden sind, so daß die Faserschnüre im wesentlichen parallel in einer Umfangsrichtung des Reifens sind;

dadurch gekennzeichnet, daß die gürtelverstärkenden Schichtenschnüre organische Faserschnüre umfassen, wobei die Ausdehnung der organischen Faserschnüre unter 1,4 g/d Last bei 50 ± 5ºC weniger als oder gleich 2, 7% ist, und die Ausdehnung unter 0,7 g/d Last bei 170 ± 5ºC 1,5 bis 6,0% ist.

2. Radialreifen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausdehnung der organischen Faserschnüre unter 1,4 g/d Last bei 50 ± 5ºC weniger als oder gleich 2,0% ist, und die Ausdehnung unter 0,7 g/d Last bei 170 ± 5ºC 1,5 bis 3,5% ist.

3. Radialreifen nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausdehnung der organischen Faserschnüre unter 1,4 g/d Last bei 50 ± 5ºC weniger als oder gleich 1,8% ist, und die Ausdehnung unter 0,7 g/d Last bei 170 ± 5ºC 2,0 bis 3,0% ist.

4. Radialreifen nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein Verhältnis N&sub1;/N&sub2; der organischen Faserschnüre 0,8 bis 1,3 ist, wobei N&sub1; eine Steigung einer Tangente bei 1,4 g/d Last einer Spannungsdehnungskurve für 50 ± 5ºC ist und N&sub2; eine Steigung einer Tangente bei 0,25 g/d Last der Spannungsdehnungskurve für 50 ± 5ºC ist.

5. Radialreifen nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die organischen Faserschnüre Schnüre sind, bei denen 30% oder mehr der Gesamtzahl der DeniersPolyethylen-2,6-Naphthalatfasern sind.

6. Radialreifen nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die organischen Faserschnüre Polyethylenterephthalatfaserschnüre sind.

7. Radialreifen nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß ein Verwindungskoeffizient der organischen Faserschnüre 0,20 bis 0,72 ist, wobei der Verwindungskoeffizient R als R = N · (0,139xD/ρ) · 10&supmin;³ definiert ist, wobei N die Anzahl der Verwindungen der Schnur (Anzahl/10 cm) ist, D die Gesamtzahl der Deniers der Schnur ist, und ρ die spezifische Dichte der Schnur ist.

8. Radialreifen nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß tan δ eines Laufflächengummis des Laufflächenbereichs (16) 0,02 bis 0,08 ist.

9. Radialreifen nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß tan δ eines Seitengummis der Seitenwandbereiche (18) 0,02 bis 0,15 ist.