DE19709884A1 - Verstärkungscord für eine Gürtellage oder eine Karkassenlage eines Fahrzeugluftreifens - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Verstärkungscord für eine Gürtellage oder eine Karkassenlage eines Fahrzeugluftreifens aus drei miteinander verdrehten Filamenten aus Stahl sowie einen Fahrzeugluftreifen mit solchen Verstärkungscorden im Gürtel oder in der Karkasse.

Ein für PKW geeigneter Fahrzeugreifen heutiger Bauart besitzt im allgemeinen zwei Gürtellagen mit Festigkeitsträgern aus Stahlcord. Dabei werden Stahlcorde verschiedenster Konstruktion eingesetzt. So ist es beispielsweise üblich Stahlcord der Konstruktion 2+2 zu verwenden, bei der zwei zueinander parallel verlaufende Filamente über eine Cordseele, die ebenfalls aus zwei parallelen Filamenten besteht, gewickelt sind. Dabei beträgt der Durchmesser der im Querschnitt kreisförmigen Filamente üblicherweise zwischen 0,2 und 0,3 mm, insbesondere 0,25 mm. Eine weitere bekannte und vielfach eingesetzte Stahlcordkonstruktion ist die 1×2 Konstruktion, bei der der in den Gürtellagen verwendete Stahlcord aus zwei miteinander verdrehten Stahlfilamenten, deren Durchmesser im allgemeinen etwa 0,3 mm beträgt, besteht. Bei diesen Stahlcordkonstruktionen können die Gummischichten bzw. Kautschukmischungsschichten, in die die Stahlcorde zur Bildung von Gürtellagen eingebettet sind, im Großen und Ganzen in guten Kontakt mit der Oberfläche der einzelnen Filamente treten, so daß kaum Lufteinschlüsse, die zu Korrosion führen könnten, auftreten.

Auch der Einsatz von 1×3 Stahlcordkonstruktionen, bei denen sich der Stahlcord aus drei miteinander verdrillten Einzelfilamenten mit kreisförmigem Querschnitt und üblicherweise einem Durchmesser von 0,20 mm bis 0,32 mm zusammensetzt, ist in Gürtellagen von PKW-Reifen üblich. Dieser Stahlcord bietet gegenüber den 1×2 und den 2+2 Konstruktionen vor allem den Vorteil, daß er ein gleichmäßiges Flächenträgheitsmoment und ein gleichmäßiges Flächenbiegemoment besitzt. Bekannt sind 1×3 Stahlcordkonstruktionen, wo sich die einzelnen Filamente entlang ihrer Erstreckung im Stahlcord berühren, was die allgemein üblichen Konstruktionen sind, die jedoch den Nachteil besitzen, daß das Eindringen von Gummi bis ins Innere des Stahlcordes nicht möglich ist. Dort liegen also Lufteinschlüsse vor, die zur Korrosion des Stahlcordes führen und die Festigkeit bzw. Dauerhaltbarkeit des Gürtels beeinträchtigen können.

Es sind auch 1×3 Stahlcordkonstruktionen bekannt, die als sogenannte offene Konstruktionen gestaltet sind, bei denen bei der Herstellung des Cordes das gegenseitige Verdrehen der einzelnen Stahlfilamente derart erfolgt, daß zwischen den Einzelfilamenten ein Abstand entsteht. Dies kann beispielsweise durch entsprechendes Vorformen der Einzelfilamente bewerkstelligt werden. In jedem Fall sind diese Herstellungsverfahren teuer und aufwendig und es ist nicht gewährleistet, daß bei den Beanspruchungen während der Gürtellagen- und der Reifenherstellung Verformungen der Stahlcorde stattfinden, die wiederum Lufteinschlüsse zur Folge haben.

Hier setzt nun die Erfindung ein, deren Aufgabe darin besteht, eine 1×3 Stahlcordkonstruktion für Gürtellagen oder Karkassenlagen eines Fahrzeugreifens derart zu gestalten, daß sie die genannten Nachteile der bekannten Konstruktionen nicht aufweist und trotzdem ein komplettes Umhüllen der Oberfläche der Einzelfilamente mit Gummi- bzw. Kautschukmaterial möglich ist.

Gelöst wird die gestellte Aufgabe erfindungsgemäß dadurch, daß die Filamente einen von der Kreisform abweichenden, länglichen Querschnitt besitzen und um sich selbst verdreht sind.

Die sich dadurch ergebende Stahlcordkonstruktion ist soweit "offen", daß die Kautschukmischung problemlos in sämtliche Zwischenräume eindringen kann und keine Lufteinschlüsse entstehen können. Dabei handelt es sich um eine von der Herstellung her wesentlich einfachere und somit auch kostengünstigere Lösung als die aus dem Stand der Technik bekannten offenen 1×3 Stahlcordkonstruktionen. Außerdem bieten in sich verdrehte Filamente dem Gummi zusätzlich zur Adhäsion und zur chemischen Bindung einen Formschluß, was vor allem für die im Gürtel eines Reifens stattfindende Beanspruchung der Stahlcorde von Bedeutung ist.

Aus Gründen der Festigkeit des Stahlcordes ist es dabei von Vorteil, wenn das Verhältnis der größten Länge der Querschnittsfläche jedes Filamentes zur größten Breite zwischen 1,5 : 1 und 3 : 1 gewählt wird. Aus diesem Grund sollte auch die Querschnittsfläche jedes Filamentes zwischen 0,03 mm² und 0,1 mm², insbesondere zwischen 0,05 mm² und 0,07 mm², betragen.

Um ein Eindringen der Aufpreßmischung in sämtliche Zwischenräume des Stahlcordes zu unterstützen ist es von Vorteil, wenn der Verdrehpitch jedes Filamentes kleiner ist als der Verdrehpitch des Stahlcordes. Dabei wird der Verdrehpitch des Stahlcordes das 1,3- bis 5-fache, insbesondere das 1,5- bis 3-fache des Verdrehpitches der Filamente gewählt, wobei vorzugsweise sämtliche Filamente übereinstimmenden Verdrehpitch aufweisen.

Der Querschnitt der Filamente kann oval, elliptisch, annähernd rechteckig oder dgl. sein.

Ein erfindungsgemäß ausgeführter Fahrzeugluftreifen besitzt einen Gürtelverband mit mindestens einer Gürtellage mit Stahlcordfestigkeitsträgern der erfindungsgemäßen Konstruktion und Ausgestaltung. Erfindungsgemäß kann ferner bei LKW-Reifen zumindest eine Karkassenlage mit solchen Stahlcord­ festigkeitsträgern versehen werden.

Weitere Merkmale, Vorteile und Einzelheiten der Erfindung werden nun anhand der Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigt Fig. 1 einen Querschnitt durch einen 1×3 Stahlcord aus dem Stand der Technik, Fig. 2 einen Querschnitt durch eine offene Ausführung eines 1×3 Stahlcordes, ebenfalls nach dem Stand der Technik, Fig. 3 einen Querschnitt durch einen erfindungsgemäßen 1×3 Stahlcord und Fig. 4 einen vergrößerten Querschnitt eines Filamentes dieses Stahlcordes.

Der aus dem Stand der Technik bekannte, für Gürtellagen von Fahrzeugreifen übliche Stahlcord der Konstruktion 1×3 besteht aus drei Filamenten 1 mit übereinstimmenden Durchmessern von 0,2 bis 0,36 mm, insbesondere 0,25 bis 0,32 mm. Die Filamente 1 sind miteinander verdreht, wobei der sogenannte Verdrehpitch im allgemeinen einige Millimeter gewählt wird. Als Verdrehpitch wird dabei die in Längsrichtung des Stahlcordes gemessene Distanz verstanden, innerhalb welcher jedes Stahlfilament einen kompletten Kreis durchläuft. Die strichpunktierte Linie versinnbildlicht die Einhüllende des Stahlcordes.

Fig. 2 zeigt einen Querschnitt durch eine aus dem Stand der Technik bekannte offene 1×3 Stahlcordkonstruktion. Solche offenen Stahlcordkonstruktionen, wo zwischen den einzelnen miteinander verdrillten Filamenten 1' ein Abstand vorliegt, um das komplette Durch- bzw. Eindringen der beidseitig der Stahlcorde aufgebrachten Aufpreßmischung zu gewährleisten, werden nach aufwendigen Herstellungsverfahren, beispielsweise durch entsprechende Vorformtechniken, gefertigt.

Der 1×3 Stahlcord gemäß der vorliegenden Erfindung besteht ebenfalls aus drei miteinander verdrehten Einzelfilamenten 10, die jedoch keinen kreisförmigen Querschnitt besitzen und, bevor sie miteinander verdreht werden, um ihre Längsachsen bzw. um sich selbst verdreht sind. Jedes Einzelfilament 10 besitzt einen länglichen, beispielsweise elliptischen, linsenförmigen, annähernd rechteckförmigen oder dgl. Querschnitt, wobei die Querschnittfläche jedes Einzelfilamentes 10 zwischen 0,03 bis 0,1 mm², insbesondere zwischen 0,05 bis 0,07 mm², beträgt. Dies entspricht im wesentlichen auch der Querschnittsfläche von Einzelfilamenten bekannter im Querschnitt kreisförmiger Konstruktionen.

Für jedes Einzelfilament 10 läßt sich eine große Achse a und eine kleine Achse b, wie aus Fig. 4 ersichtlich, definieren, deren Verhältnis zueinander zwischen 1,5 : 1 und 3 : 1 gewählt wird.

Da jedes Einzelfilament 10 vor dem Verdrehen zu einem 1×3 Stahlcord um sich selbst gedreht wird, besitzt es entlang seiner Erstreckungsrichtung im Stahlcord eine zylindrische Einhüllende, deren Querschnitt in Fig. 3 und in Fig. 4 strichliert eingezeichnet ist. Der Querschnitt durch die Einhüllende des gesamten Cordes ist strichpunktiert dargestellt. Durch den von der Kreisform abweichenden, insbesondere ovalen Filamentquerschnitt und der Verdrehung jedes Einzelfilamentes 10 um sich selbst besitzt der resultierende 1×3 Stahlcord eine derart offene Konstruktion, daß die beschichtende Kautschukmischung komplett in sämtliche Zwischenräume eindringen kann. Es gibt daher keine Stellen, wo Luft verbleibt und die somit korrosionsanfällig sein könnten.

Um ein flächiges Berühren der Einzelfilamente 10 im Stahlcord in jedem Fall zu vermeiden, ist es von Vorteil, wenn der Verdrehpitch f jedes Einzelfilamentes 10 (Längsabmessung des eingedrehten Filamentes, innerhalb welcher ein komplettes Verdrehen des Filamentes um sich selbst erfolgt), kleiner ist als der Verdrehpitch k des Stahlcordes, wobei der Verdrehpitch f für die drei Filamente 10 übereinstimmen sollte. Dabei sollte der Verdrehpitch k des Cordes 1,3 bis 5 mal, insbesondere 1,5 bis 3 mal, länger sein als der Verdrehpitch der Filamente 10.

Als Stahl für den erfindungsgemäßen Cord können die für Stahlcorde von Gürtelkonstruktionen bekannten Stähle eingesetzt werden, so insbesondere ein solcher Stahl, dessen Zugfestigkeit zwischen 2.700 N/mm² und 4.100 N/mm² beträgt. Stahlcorde mit einer Zugfestigkeit von bis zu 2.900 N/mm² besitzen im allgemeinen einen Kohlenstoffgehalt von unter 0,8 Gewichtsprozent und werden als Normal-Tensile-Corde bezeichnet. Bei einer höheren Zugfestigkeit besitzt der Stahl im allgemeinen mehr als 0,8 Gewichtsprozent Kohlenstoff, insbesondere bis zu etwa 0,92 Gewichtsprozent Kohlenstoff, und derartige Corde werden üblicherweise als High-Tensile-Corde bezeichnet.

Gürtellagen mit erfindungsgemäßen Stahlcorden werden insbesondere als Gürtellagen für PKW-Reifen verwendet, wobei die sogenannte Fadenteilung (Anzahl der Corde pro 10 cm Gürtellage, normal zur Erstreckungsrichtung der Corde gemessen) in jeder Gürtellage zwischen 50 und 120 gewählt wird.

Es ist ferner möglich, erfindungsgemäße Stahlcorde in Karkassenlagen von LKW- Reifen als Festigkeitsträger zu verwenden.

Claims (9)

1. Verstärkungscord für eine Gürtellage oder eine Karkassenlage eines Fahrzeugluftreifens aus drei miteinander verdrehten Filamenten aus Stahl, dadurch gekennzeichnet, daß die Filamente (10) einen von der Kreisform abweichenden, länglichen Querschnitt besitzen und um sich selbst verdreht sind.

2. Verstärkungscord nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis der größten Länge (a) der Querschnittsfläche jedes Filamentes (10) zur größten Breite (b) zwischen 1,5 : 1 und 3 : 1 beträgt.

3. Verstärkungscord nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Querschnittsfläche jedes Filamentes (10) 0,03 bis 0,1 mm², insbesondere 0,05 bis 0,07 mm², beträgt.

4. Verstärkungscord nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Verdrehpitch (f) jedes Filamentes (10) kleiner ist als der Verdrehpitch (k) des Stahlcordes.

5. Verstärkungscord nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Verdrehpitch des Stahlcordes das 1,3- bis 5-fache, insbesondere das 1,5- bis 3-fache des Verdrehpitches der Filamente (10) beträgt.

6. Verstärkungscord nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Verdrehpitch (f) für sämtliche Filamente (10) übereinstimmt.

7. Verstärkungscord nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Querschnitt der Filamente (10) oval, elliptisch, annähernd rechteckig oder dgl. ist.

8. Fahrzeugluftreifen mit einem Gürtelverband mit mindestens einer Gürtellage mit Stahlcord-Festigkeitsträgern, dadurch gekennzeichnet, daß die Gürtellage mit einem Stahlcord gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7 versehen ist.

9. Fahrzeugluftreifen, insbesondere LKW-Reifen mit mindestens einer Karkassenlage mit Stahlcord-Festigkeitsträgern, dadurch gekennzeichnet, daß die Karkassenlage mit einem Stahlcord gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7 versehen ist.