DE69932506T2

DE69932506T2 - Radialer Reifen für PKW

Info

Publication number: DE69932506T2
Application number: DE69932506T
Authority: DE
Inventors: Takayuki Sato
Original assignee: Bridgestone Corp
Current assignee: Bridgestone Corp
Priority date: 1999-06-01
Filing date: 1999-12-17
Publication date: 2007-08-23
Anticipated expiration: 2019-12-18
Also published as: EP1057659A2; EP1057659A3; US6305452B1; ES2270568T3; EP1057659B1; DE69932506D1

Description

Die Erfindung betrifft einen Radial-Luftreifen für Personenkraftwagen (Pkw), der gleichzeitig Lenkstabilität und Fahrkomfort herstellen kann.
Bei Radial-Luftreifen werden gewöhnlich Fahrkomfort und Lenkstabilität gemeinsam sichergestellt, indem die Karkasse mit einer bis drei Karkassenschichten aufgebaut wird, in denen Kordgewebe aus organischen Fasern enthalten ist.
In letzter Zeit ist gefordert worden, die Qualität von Personenkraftwagen zu erhöhen, und daher besteht Bedarf für eine weitere Verbesserung des Fahrkomforts der Pkw-Reifen.
Fahrkomfort und Lenkstabilität stehen jedoch im Gegensatz zueinander. Wenn eine Verbesserung des Fahrkomforts angestrebt wird, verschlechtert sich im allgemeinen wahrscheinlich die Lenkstabilität. Daher ist die Entwicklung einer neuen Methode erforderlich, um den Anforderungen an Fahrkomfort und Lenkstabilität gleichzeitig zu genügen.
Außerdem wird auf die Offenbarungen von US-A-4 185 675 und US-A-2 958 359 hingewiesen, die dem Oberbegriff von Anspruch 1 entsprechen.
Es ist daher eine Aufgabe der Erfindung, einen Radial-Luftreifen für Pkw bereitzustellen, der eine Verbesserung des Fahrkomforts ohne Verzicht auf Lenkstabilität realisiert.
Um gleichzeitig Fahrkomfort und Lenkstabilität zu erreichen, hat der Erfinder die Grundstruktur des Reifens untersucht und festgestellt, daß es vorteilhaft ist, einen Teil der unter dem Gürtel liegenden Karkasse zu entfernen, um zur Verbesserung des Fahrkomforts die Steifigkeit im Laufflächenkronen- bzw. Profilgummiabschnitt des Reifens zu verringern, und daß eine hervorragende Lenkstabilität aufrechterhalten werden kann, indem die dem entfernten Karkassenabschnitt entsprechende Gürtelsteifigkeit in Breitenrichtung mit geeigneten Mitteln ergänzt wird. Als Ergebnis ist die vorliegende Erfindung verwirklicht worden.
Erfindungsgemäß wird ein Radial-Luftreifen für Personenkraftwagen bereitgestellt, der aufweist: eine Karkasse mit Radialstruktur, die sich toroidförmig zwischen einem Paar Wulstkernen erstreckt und aus mindestens einer gummierten Karkassenschicht mit darin enthaltenen organischen Faserkords besteht, und einen Gürtel, der einen Profilgummiabschnitt der Karkasse verstärkt und sich aus mehreren Gürtelschichten zusammensetzt; wobei mindestens eine Karkassenschicht eine Ausschnittzone in ihrem Profilgummiabschnitt aufweist, wobei angrenzend an die Ausschnittzone an der Außenseite der Karkasse in radialer Richtung eine Karkassenstützschicht angeordnet ist und einer gummierten Körper bildet, der mehrere organische Faserkords enthält, und wobei der Elastizitätsmodul der Karkassenstützschicht niedriger ist als der Elastizitätsmodul der Karkasse.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung beträgt die Länge der Ausschnittzone in Breitenrichtung des Reifens 20–70% der maximalen Breite des Gürtels.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist der organische Faserkord in der Karkassenstützschicht einen Durchmesser von 0,1–0,5 mm auf.
Außerdem weist der organische Faserkord vorzugsweise einen Schmelzpunkt von nicht mehr als 150°C auf.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist eine Gürtelverstärkungsschicht, die mindestens ein seitliches Ende des Gürtels bedeckt, außerhalb des Gürtels in Radialrichtung des Reifens angeordnet.
Die Erfindung wird nachstehend unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Dabei zeigen:
1 eine schematische Schnittansicht einer ersten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Radial-Luftreifens;
2 eine schematische Schnittansicht einer zweiten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Radial-Luftreifens;
3 eine schematische Schnittansicht einer dritten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Radial-Luftreifens.
In 1 ist im Schnitt eine erste Ausführungsform des erfindungsgemäßen Radial-Luftreifens für Pkw dargestellt, wobei das Bezugszeichen 1 einen Wulstkern, das Bezugszeichen 2 eine Karkasse, das Bezugszeichen 3 einen Gürtel und das Bezugszeichen 4 eine Lauffläche bezeichnen.
Die Karkasse 2 beseht aus einer oder mehreren gummierten Karkassenschichten von Radialstruktur, die sich toroidförmig zwischen dem Paar Wulstkernen 1 erstrecken und organische Fasekords enthalten. Bei der Erfindung ist es wichtig, daß mindestens eine Karkassenschicht eine Ausschnittzone 5 in ihrem Profilgummiabschnitt aufweist. Das heißt, der Profilgummiabschnitt der Karkasse 2 wird ausgeschnitten, um dem Profilgummiabschnitt des Reifens Flexibilität zu verleihen, wodurch von einer Fahrbahnoberfläche übertragene Schwingungen innerhalb des Reifenprofilgummiabschnitts absorbiert werden, um eine Verbesserung des Fahrkomforts und eine Geräuschminderung zu erreichen. Außerdem führt die Bildung der Ausschnittzone 5 zu einer Verringerung des Materialverbrauchs für die Karkasse, so daß auch eine Gewichtsreduzierung erreicht wird.
Vorzugsweise beträgt die Länge D der Ausschnittzone 5 in Breitenrichtung des Reifens 20–70% der maximalen Breite L der Gürtels 3 und hat ihren Mittelpunkt in der Äquatorialebene O des Reifens. Wenn die Länge D der Ausschnittzone 5 weniger als 20% beträgt, wird keine ausreichende Fahrkomfortverbesserungswirkung erzielt, während, wenn die Länge größer als 70% ist, die Funktion der Karkasse zur Aufrechterhaltung des Reifenluftdrucks nicht entwickelt wird und sich daher die Haltbarkeit des Reifens verschlechtert.
Andererseits wird durch das Vorhandensein der Ausschnittzone 5 im Profilgummiabschnitt der Karkasse 2 die Steifigkeit des Reifens verringert und dadurch eine Verschlechterung der Lenkstabilität verursacht. Erfindungsgemäß wird daher angrenzend an die Ausschnittzone 5 eine Karkassenstützschicht 6 angeordnet. In der dargestellten Ausführungsform wird die Karkassenstützschicht 6 an einer Außenseite der Ausschnittzone 5 in radialer Richtung angeordnet, so daß ihre Breite zumindest die Ausschnittzone 5 überdeckt. Die Karkassenstützschicht 6 ergänzt die Steifigkeit des Gürtels in Breitenrichtung des Reifenprofilgummiabschnitts, um die Verschlechterung der Lenkstabilität zu unterdrücken.
Wenn bei der Ergänzung der Steifigkeit des Gürtels 3 in Breitenrichtung durch die die Karkassenstützschicht 6 die Steifigkeit zu groß wird, besteht die Gefahr, daß die Verbesserungswirkung der Ausschnittzone 5 auf den Fahrkomfort vermindert wird. Daher weist die Karkassenstützschicht 6 einen niedrigeren Elastizitätsmodul auf als die Karkasse 2. Konkret hat die Karkassenstützschicht 6 einen Elastizitätsmodul von etwa 1–30 kgf pro 1 mm Breite.
Vorteilhaft ist insbesondere, daß die Karkassenstützschicht 6 hauptsächlich eine Ergänzung der Zugfestigkeit des Gürtels 3 in Breitenrichtung bewirkt, um die Lenkstabilität zu sichern und die Verbesserung des Fahrkomforts durch die Ausschnittzone 5 aufrechtzuerhalten, ohne die Biegesteifigkeit zu beeinflussen. Dazu wird die Karkassenstützschicht 6 in geringer Dicke ausgeführt. Konkret beträgt die Dicke der Karkassenstützschicht 6 vorzugsweise nicht mehr als 1,0 mm. Wenn jedoch die Dicke der Karkassenstützschicht 6 kleiner als 0,1 mm ist, dann ist der Durchmesser des in der Karkassenstützschicht verwendeten organischen Faserkords so dünn, daß es schwierig ist, die erforderliche Steifigkeit zur Aufrechterhaltung der Lenkstabilität bereitzustellen, so daß die Dicke der Karkassenstützschicht vorzugsweise nicht weniger als 0,1 mm beträgt.
Es wird empfohlen, als Karkassenstützschicht 6 einen Verbundstoff zu verwenden, der gebildet wird, indem mehrere organische Faserkords mit einem Durchmesser von 0,1–0,5 min parallel zueinander angeordnet und mit Gummi beschichtet werden. Das heißt, die Karkassenstützschicht 6 ist geeigneterweise ein Gummiverbundstoff, in dem organische Faserkords wie z. B. Nylon, Polyester, Kunstseide, Vinylon und dergleichen mit einer Kordzahl von 50 Kords/50 mm in radialer Richtung angeordnet sind.
Außerdem ist es ausreichend, wenn die Karkassenstützschicht 6 eine Breite aufweist, die zumindest die Ausschnittzone 5 überdeckt, aber beide seitlichen Enden der Karkassenstützschicht 6 können verlängert werden, um den jeweiligen Laufflächenabschnitt zu erreichen, wie in 2 dargestellt.
Wegen des Vorhandenseins der Ausschnittzone 5 im Profilgummiabschnitt der Karkasse 2 ist es schwierig, die Fertigung des Reifens zu stabilisieren, und es besteht die Gefahr, daß die Gleichmäßigkeit des gefertigten Reifens beeinträchtigt wird. Das heißt, wenn ein Reifenrohling während der Vulkanisierung in der Form ausgedehnt wird, ist ein gleichmäßiges Ausdehnen des Reifenrohlings wegen der Diskontinuität der Karkassenschicht schwierig, und insbesondere besteht die Möglichkeit, daß auf beiden Seiten des Reifens in Breitenrichtung eine Streuung der Form verursacht wird, die zu einer Verschlechterung der Gleichmäßigkeit des Reifens führen kann. Daher ist es wünschenswert, daß die für die Vulkanisierung erforderliche Steifigkeit auch an der Ausschnittzone 5 bis zum Abschluß der Reifenvulkanisierung aufrechterhalten wird, während sich der Elastizitätsmodul der Ausschnittzone 5 nach der Vulkanisierung verringert. Dazu wird die Karkassenstützschicht 6, welche die Ausschnittzone 5 überdeckt, geeigneterweise aus organischen Faserkords hergestellt, die bei einer Vulkanisierungstemperatur von etwa 150–200°C schmelzen, um den Elastizitätsmodul an der Grenze des Vulkanisierungsschritts zu vermindern.
Der Gürtel 3 besteht aus mindestens zwei laminierten Gürtelschichten, vorzugsweise aus 2–3 Gürtelschichten, die jeweils mehrere gummierte Stahlkords enthalten wobei die Stahlkords dieser Schichten kreuzweise zueinander gelegt und in einem Kordwinkel von 15–30° zur Äquatorialebene des Reifens angeordnet werden. Ferner kann eine Gürtelverstärkungsschicht 7 angeordnet werden, die durch Wickeln eines Textilkords in Umfangsrichtung gebildet wird, wie in der dargestellten Ausführungsform gezeigt, um einen Ablösungsdefekt am Ende des Gürtels 3 zu unterdrücken.
In den 1 und 2 ist ein Fall dargestellt, wo die Karkasse 2 aus einer einzigen Karkassenschicht besteht, aber die Karkasse kann auch aus mehreren Schichten bestehen, wie zum Beispiel in 3 dargestellt.
Als Kord für die Karkasse 2 können Kords aus einer organischen Faser eingesetzt werden, wie zum Beispiel aus Kunstseide, Polyethylen-2,6-naphthalat (PEN), Polyethylenterephthalat (PET), Polyolefinketon (POK), Nylon oder dergleichen, und vorzugsweise werden derartige organische Faserkords mit einer Kordzahl von 40–70 Kords/50 mm verwendet.
Die nachstehenden Beispiele werden zur Erläuterung der Erfindung angegeben und sind nicht als Einschränkung der Erfindung gedacht.
BEISPIELE 1–4
Durch Aufbringen verschiedener, in Tabelle 1 dargestellter Strukturen auf eine in 1 oder 2 dargestellte Karkasse 2 werden Radialreifen für Pkw mit einer Reifengröße von 205/60R15 bereitgestellt. Darüberhinaus besteht ein Gürtel 3 aus zwei Gürtelschichten, die jeweils Stahlkords von 1 × 5-Struktur enthalten, die mit einer Kordzahl von 40 Kords/50 mm angeordnet sind, wobei die Stahlkords dieser Schichten kreuzweise zueinander gelegt und in einem Kordwinkel von 20° zur Äquatorialebene des Reifens angeordnet werden. Ferner wird durch Wickeln eines Nylonkords von 1260 d/2 mit einer Kordzahl von 60 Kords/50 mm entlang der Äquatorialebene des Reifens eine Gürtelverstärkungsschicht 7 ausgebildet.
Außerdem wird ein herkömmlicher Reifen mit der gleichen Reifenstruktur wie in 1 bereitgestellt, aber mit durchgehender Karkasse ohne Ausbildung der Ausschnittzone.
Bezüglich dieser Reifen wird die Gleichmäßigkeit gemessen, und Tests der Lenkstabilität und des Fahrkomforts werden durchgeführt, um die in Tabelle 1 dargestellten Ergebnisse zu erhalten.
Die Gleichmäßigkeit des Reifens wird beurteilt, indem der Reifen auf eine empfohlene Felge montiert, auf einen Innendruck von 2 kgf/cm² aufgepumpt, unter einer Last, die einem solchen, in JATMA definierten Innendruck entspricht, auf eine Metalltrommel von 3 m Durchmesser gedrückt wird und die Trommel dann mit ein wenig niedriger Geschwindigkeit in Drehung versetzt wird, um die Querkraftschwankung (LFV) zu messen. In diesem Fall werden einige -zig Reifen der gleichen Art hergestellt, und die Querkraftschwankung jedes Reifens wird gemessen. Wenn ein Reifen, der eine Querkraftschwankung von nicht weniger als 50N anzeigt, nichtstandardisiert ist, dann wird die Gleichmäßigkeit durch ein Verhältnis der nichtstandardisierten Reifen zu den gesamten Reifen der gleichen Art (%) dargestellt.
Die Prüfung der Lenkstabilität wird durchgeführt, indem der Reifen auf die empfohlene Felge montiert wird, auf einen Luftdruck aufgepumpt wird, der einer maximalen Belastbarkeit entspricht, und an einem Pkw mit einem Hubraum von 2500 cm³ montiert und dann mit einer Geschwindigkeit von 60–200 km/h gefahren wird, wobei die Geradeauslaufstabilität, die Kurvenstabilität, das Fahrverhalten und dergleichen nach Gefühl beurteilt werden. Außerdem werden die Beurteilungsergebnisse durch einen Index auf der Basis dargestellt, daß der herkömmliche Reifen eine Beurteilungsnorm darstellt, wobei die Eigenschaft um so besser ist, je höher der Index ist.
Der Fahrkomfort wird nach der Montage des Reifens an dem Pkw durch den gleichen Gefühlstest wie die Lenkstabilität beurteilt.
BEISPIELE 5–8
Durch Ausbringen verschiedener, in Tabelle 2 dargestellter Strukturen auf eine in 1 oder 2 dargestellte Karkasse 2 werden Radialreifen für Pkw mit einer Reifengröße von 205/60R15 bereitgestellt. Ferner sind der Gürtel 3 und die Karkassenstützschicht 6 die gleichen wie in Beispiel 1.
Außerdem werden ein herkömmlicher Reifen mit der gleichen Reifenstruktur wie in 1, aber mit durchgehender Karkasse ohne Ausbildung der Ausschnittzone, und ein Vergleichsreifen mit der gleichen Reifenstruktur wie in 1 bereitgestellt, wobei aber die Karkassenstützschicht weggelassen wird.
Bezüglich dieser Reifen wird die Gleichmäßigkeit gemessen, und Tests der Lenkstabilität und des Fahrkomforts werden auf die gleiche Weise wie in Beispiel 1 durchgeführt, um die in Tabelle 2 dargestellten Ergebnisse zu erhalten.
Wie oben erwähnt, wird erfindungsgemäß der Fahrkomfort durch Ausbilden der Ausschnittzone in der Karkasse verbessert und gleichzeitig eine Gewichtsreduktion erreicht, und ferner wird eine Verringerung der Lenkstabilität infolge der Gegenwart der Ausschnittzone durch Anordnen der Karkassenstützschicht verhindert. Daher kann die Erfindung die Qualitätsverbesserung des Pkw ermöglichen, ohne die Grundeigenschaften des Kraftfahrzeugs zu schädigen.

Claims

Radial-Luftreifen für Personenkraftwagen, der aufweist: eine Karkasse (2) mit Radialstruktur, die sich toroidförmig zwischen einem Paar Wulstkernen (1) erstreckt und aus mindestens einer gummierten Karkassenschicht mit darin enthaltenen organischen Faserkords besteht, und einen Gürtel (3), der einen Kronenabschnitt der Karkasse verstärkt und sich aus mehreren Gürtelschichten zusammensetzt; mindestens eine Karkassenschicht eine Ausschnittzone (5) in ihrem Kronenabschnitt aufweist, wobei angrenzend an die Ausschnittzone an der Außenseite der Karkasse (2) in radialer Richtung eine Karkassenstützschicht (6) angeordnet ist und einen gummierten Körper bildet, der mehrere organische Faserkords enthält, dadurch gekennzeichnet, daß das Elastizitätsmodul der Karkassenstützschicht (6) niedriger ist als das Elastizitätsmodul der Karkasse (2).
Radial-Luftreifen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Länge (D) der Ausschnittzone (5) in Breitenrichtung des Reifens 20–70% der maximalen Breite (L) des Gürtels (3) beträgt.
Radial-Luftreifen nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der organische Faserkord in der Karkassenstützschicht (6) einen Durchmesser von 0,1–0,5 mm aufweist.
Radial-Luftreifen nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der organische Faserkord einen Schmelzpunkt von nicht mehr als 150°C aufweist.
Radial-Luftreifen nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine Gürtelverstärkungsschicht (7), die mindestens ein seitliches Ende des Gürtels (3) bedeckt, außerhalb des Gürtels in Radialrichtung des Reifens angeordnet ist.