DE3522768A1 - Pneumatischer guertelreifen - Google Patents
Pneumatischer guertelreifenInfo
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Description
Pneumatischer Gürtelreifen
Die Erfindung betrifft einen pneumatischen Gürtelreifen, der eine Gürtelverstärkungsschicht besitzt, welche aus einer
Schicht von Stahlkord und einer Schicht von Faserkord aus aromatischem Polyamid besteht, deren Seitenenden zueinander
umgebogen sind, und dieser Reifen ist dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser der Kordschnüre in der Schicht von
Faserkord aus aromatischem Polyamid, die Zahl dieser Kordschnüre bei der Verwendung und die Eigenschaften des Überzugsgummi
speziell derart eingestellt sind, daß dadurch die Dauerhaftigkeit des Reifens, besonders die Dauerhaftigkeit
in den gebogenen Abschnitten der Faserkordschnüre aus aromatischem Polyamid verbessert wird.
Im allgemeinen haben herkömmliche pneumatische Gürtelreifen für Personenfahrzeuge eine Karkassenschicht, in welcher eine
synthetische Faser, wie Nylonfaser und Polyesterfaser, als Material für den Kord darin verwendet wird, und eine Gürtelvertärkungsschicht,
die aus zwei Stahlgürtelschichten besteht, in welchen die Kordschnüre in einer Schicht jene in
der anderen kreuzen. Aufgrund des Vorhandenseins dieser Stahlgürtelschichten haben pneumatische Gürtelreifen verbesserte
Dauerhaftigkeit, Hochgeschwindigkeitsstabilität und Lenkstabilität bzw. Spurhaltigkeit im Vergleich mit konventionellen
Reifen. Solche Stahlgürtelschichten verursachen jedoch Vibration, welche den Fahrkomfort vermindert.
Um solche Nachteile pneumatischer Gürtelreifen zu vermeiden, wurde kürzlich ein Reifen mit einer Gürtelverstärkungsschicht
vorgeschlagen, die eine Stahlgürtelschicht und eine Schicht aus Faserkord aus aromatischem Polyamid hat, dessen
Seitenenden zueinander umgebogen sind und die derart ausgebildet ist, daß die Kordfaden in einer Schicht jene in der
anderen kreuzen (japanische Patentveröffentlichung Nr. 53603/1983). Diese Gürtelstruktur liefert einen besseren
Fahrkomfort als eine zweischichtige Stahlgürtelstruktur,
besitzt aber ein Problem derart, daß eine Neigung zur Trennung an diesen Abschnitten der Gürtelstruktur besteht, die
in Nachbarschaft des Umbiegens der Schicht aus Faserkord von aromatischem Polyamid liegen. Dieses Problem tritt infolge
der nachfolgenden Tatsachen auf: Während die Festigkeit der aromatischen Polyamidfaser sehr hoch ist im Vergleich
mit jener von herkömmlichem Kordmaterial, ist seine Kristallinität in seiner Molekülstruktur hoch, und seine
Adhäsionsaffinität zu dem Beschichtungskautschuk ist niedrig. Wenn daher Faserkord aus aromatischem Polyamid verwendet
wird, ist die Trennung wahrscheinlich, ein Phänomen, bei dem der Kord und der Überzugskautschuk voneinander getrennt
werden.
Ein Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, die Dauerhaftigkeit einer Gürtelverstärkungsschicht zu verbessern und spezieller
zu unterdrücken, daß in pneumatischen Gürtelreifen für Personenfahrzeuge mit einer Gürtelverstärkungsschicht,
die eine Stahlkordschicht und eine Schicht aus Faserkord von aromatischem Polyamid aufweist, deren Seitenenden zueinander
umgebogen sind, eine Trennung an oder um den Punkt des Umbiegens der Schicht von Faserkord aus aromatischem
Polyamid wahrscheinlich auftritt.
Um dieses Ziel zu erreichen, liefert die vorliegende Erfindung einen pneumatischen Gürtelreifen für Personenfahrzeuge
mit einem linken und einem rechten Wulstabschnitt, einem linken und einem rechten Seitenwandabschnitt, der kontinuierlich
in den jeweiligen Wulstabschnitt übergeht, einem zwischen dem linken und dem rechten Seitenwandabschnitt angeordneten
Profil, einer zwischen dem linken und dem rechten Wulstabschnitt angeordneten Karkassenschicht und einer Gürtelverstärkungsschicht,
die zwichen dem Profil und der Karkassenschicht angeordnet ist, und dieser Reifen ist dadurch
gekennzeichnet, daß die Gürtelverstärkungsschicht aus einer Stahlkordschicht und aus einer Faserkordschicht aus aromatischem
Polyamid, die an ihren beiden Seitenenden umgebogen ist, besteht, wobei die Faserkordschicht aus aromatischem
Polyamid durch Einbetten von 40 bis 70 parallel angeordneten Faserkordschnüren aus aromatischem Polyamid von 0,55 bis
0,65 mm Durchmesser je 5 cm Abstand oder Breite in der Richtung in einem rechten Winkel zu der Längsrichtung der Kordschnüre
in einem Überzugskautschuk mit einem 100 %-Modul
von 30 bis 70 kg/cm2 gebildet wurde.
Die obigen und andere Ziele sowie Vorteile der Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform
in Verbindung mit der beigefügten Zeichnung offenbar.
In der Zeichnung bedeuten
Fig. 1 eine teilweise weggeschnittene perspektivische Darstellung eines halben Abschnittes eines Beispiels
des pneumatischen Gürtelreifens nach der Erfindung,
Fig. 2 eine graphische Darstellung, die die Beziehung zwisehen
dem Durchmesser eines Faserkords aus aromatischem Polyamid und seiner Dauerhaftigkeit zeigt,
Fig. 3 einen Querschnitt einer Gürtelverstärkungsschicht
in einem herkömmlichen Reifen und
25
25
Fig. 4 einen Querschnitt einer Faserkordschicht aus aromatischem Polyamid in der Gürtelverstärkungsschicht in
dem Reifen nach der vorliegenden Erfindung.
In Fig. 1 bedeutet das Bezugszeichen 1 ein Profil und 2 eine
Karkassenschicht, die zwischen dem linken und dem rechten Wulstabschnitt 4 und 4 vorgesehen ist. Auf dem Abschnitt
der Karkassenschicht, der dem Profil 1 gegenüberliegt, sind eine untere Gürtelverstärkungsschicht 3d, die aus Stahlkord
besteht, und eine obere Gürtelverstärkungsschicht 3u, die aus Faserkord aus aromatischem Polyamid besteht, so vorgesehen,
daß sie die äußere ringsum laufende Fläche des erwähnten Abschnittes der Karkassenschicht 2 bedecken. Das Bezugs-
zeichen 3u' bezeichnet einen Umfaltabschnitt der oberen Gürtelverstärkungsschicht
3u, und 5 und 5 bezeichnen linke und rechte Seitenwandabschnitte, die mit dem linken und rechten
Wulstabschnitt 4 und 4 verbunden sind. Die Karkassenschicht 2 ist um die Wulstdrähte oder Wulstkerne 6 in den Wulstabschnitten
4 herum zurückgefaltet. Die Linie E-E' bezeichnet die Umfangsrichtung des Reifens.
Jede Kordschnur in der Karkassenschicht 2 besteht aus einer
synthetischen Faser, wie Nylonfaser, Kunstseidefaser und
Polyesterfaser. Diese Fasern haben gewöhnlich eine Festigkeit im Bereich von 5 bis 10 g/d.
Gemäß der vorliegenden Erfindung besteht, wie oben erwähnt, die Gürtelverstärkungsschicht aus einer Stahlkordschicht
und einer Faserkordschicht aus aromatischem Polyamid, welche letztere an ihren beiden Seitenenden umgefaltet ist. Bei
dieser Ausführungsform ist eine Stahlkordschicht als die untere Gürtelverstärkungsschicht 3d gezeigt, doch liegt sie
nicht notwendigerweise auf der unteren Seite und kann entweder auf der oberen Seite oder auf der unteren Seite liegen.
Eine oder mehrere Stahlkordschichten können vorgesehen sein. Auch braucht die Faserkordschicht aus aromatischem Polyamid
nicht notwendigerweise obenauf zu liegen. Sie kann darunter liegen und an ihren beiden Seitenendabschnitten so umgebogen
sein, daß sie die darüberliegende Stahkordschicht einhüllt. Jede Stahlkordschnur in der Stahlkordschicht besteht vorzugsweise
aus einem Stahldraht mit einem Kohlenstoffgehalt von 0,62 bis 0,87 % und einer Zugfestigkeit von nicht weniger
als 250 kg/mm2. Als eine sekundäre Verstärkungsschicht für diese Gürtelverstärkungsschichten kann eine Schicht über
der oberen Gürtelverstärkungsschicht 3u liegen, die durch Anordnung von Nylonkordschnüren parallel zueinander in der
Umfangsrichtung des Reifens gebildet wurde.
1. Für die vorliegende Erfindung erhält man den Faserkord aus aromatischem Polyamid in der Faserkordschicht aus
aromatischem Polyamid durch Zwirnen von aromatischen Po-
— Ο —
lyamidfasern, die Eigenschaften einschließlich einer Zugfestigkeit
von nicht weniger als 150 kg/mm2 und einen Dehnungselastizitätsmodul von nicht weniger als 3000 kg/
mm2 haben, in solcher Weise, daß die Drahtzahl K, ausgedrückt durch die Formel K = T/D, worin T die Zahl der
Zwirnungen oder Verdrehungen des Kords (Drehungen/10 cm) und D der Gesamtdenierwert ist, im Bereich von 1500 £ K £
3500 liegt, wonach man die resultierenden gezwirnten Fafasern einer Bindungs- und Hitzebehandlung unterzieht.
10
Idealerweise ist die Drahtzahl K 2800 <. K <, 3400, um eine
Verbesserung bezüglich der Beständigkeit gegen Biegeermüdung zu bekommen.
Dieser Faserkord aus aromatischem Polyamid ist besser bezüglich der Zugfestigkeit, wie in der folgenden Tabelle
gezeigt ist, als synthetische Fasern, wie Nylonfasern, Kunstseidefasern und Polyesterfasern, die herkömmlicherweise
als Material für Karkassekord verwendet werden.
Aromatische | Polyester | 6(6-6)- | Kunstseide | |
Polyamid | Nylon | |||
faser | 9 g/d | 6 g/d | ||
Festig | 9 g/d | |||
keit | 22 g/d | |||
(Garn) | ||||
2. Der Faserkord aus aromatischem Polyamid hat einen Durchmesser von 0,55 bis 0,65 mm für die vorliegende Erfin-0
dung.
Der Faserkord aus aromatischem Polyamid mit kleinerem Durchmesser dient wirksamer dazu, die Dauerhaftigkeit
des Reifens zu verbessern. Die Starrheit je Gewichtseinheit der Gürtelverstärkungsschicht kann jedoch nicht auf
einen zu niedrigen Wert eingestellt werden, um die Festigkeit dieser Schicht ausreichend hoch zu halten. Demnach
ist der Durchmesser dieser Kordschnüre natürlich
begrenzt.
In Verbindung mit im Korddurchmesser unterschiedlichen
Reifen (bei denen allerdings die [Zug]-Starrheit je Breiteneinheit des Reifensin der Längsrichtung der Kordschnüre
im wesentlichen konstant ist) wurden Dauerhaftigkeitstests in einem Innenraum durchgeführt.
Die Tests wurden unter Verwendung von Reifen 195/70 HR 14 und Felgen 5 1/2 JJ χ 14 bei einem Luftdruck von 2,1
kg/cm2 und einer Geschwindigkeit von 80 kg/h auf einer
Trommel mit einem Durchmesser von 1707 mm bei einer Anfangsbelastung von 525 kg, die je Stunde jeweils um 50
kg gesteigert wurde, durchgeführt.
Die Testergebnisse sind in Fig. 2 gezeigt, in der die Abszisse den Korddurchmesser und die Ordinate die Reifendauerhaftigkeit
(ausgedrückt durch Indexwerte) zeigt. Aus Fig. 2 ist verständlich, daß eine hohe Dauerhaftigkeit
des Reifens von 100 oder darüber im Bereich des Korddurchmessers von 0,55 bis 0,65 mm erhalten wird. Besonders
wenn der Durchmesser der Kordschnüre 0,58 bis 0,63 mm beträgt, wird die Dauerhaftigkeit derselben stark
erhöht. Es ist verständlich, daß die Kordschnüre eines Durchmessers in diesem Bereich eine Dauerhaftigkeit von
nicht weniger als 110 (Index) haben, was beachtlich höher als der Reifendauerhaftigkeitswert eines Kordes mit 0,27
mm Durchmesser ist, der als üblicher Reifenkord eingesetzt wird. Der Korddurchmesser wurde gemäß JIS L-1017
gemessen.
3. Der zum Einbetten von Faserkord aus aromatischem Polyamid verwendete Uberzugskautschuk hat einen 100 %-Modul von
30 bis 70 kg/cm2 nach der Erfindung.
35
35
Wenn der 100 %-Modul des Kautschuks geringer als 30 kg/
cm2 ist, nimmt die Dauerhaftigkeit der Karkassenschicht
ab, da der Modul von Faserkord aus aromatischem Polyamid
hoch ist. Wenn andererseits der 10 0 %-Modul des Überzugskautschuks 70 kg/cm2 überschreitet, wird der Kautschuk
zu hart, so daß die Produktivität abnimmt.
4. Gemäß der vorliegenden Erfindung werden 40 bis 70 Faserkordschnüre
aus aromatischem Polyamid je 5 cm Abstand in der Richtung des rechten Winkels zu ihrer Längsrichtung
parallel zueinander in den Überzugskautschuk eingebettet, um eine · Faserkordschicht aus aromatischem PoIyamid
in der Gürtelverstärkungsschicht zu bilden. Gründe, warum diese Schicht in der oben erwähnten Weise gebildet
wird, sind folgende:
Die Fig. 3 und 4, die jeweils eine herkömmliche Struktur bzw. eine Struktur nach der Erfindung repräsentieren,
zeigen einen Kordquerschnitt in der Gürtelverstärkungsschicht. Nunmehr soll in eine Betrachtung der Steifigkeit
von Kord gegen Biegedeformation zur Zeit, wenn der Reifen einer Biegedeformation unterliegt, besonders wenn er in
Berührung mit der Bodenoberfläche rotiert (wenn diese Steifigkeit höher ist, neigt Trennung leichter an den
Kordenden stattzufinden), eingetreten werden. Wenn der Abstand zwischen der Mittellinie eines Kordfadens und
einer Außenoberfläche lang ist, tritt leicht auf der gleichen Oberfläche eine große Spannung auf.
Die Steifigkeit D wird allgemein als ein Produkt der Multiplikation
des Inertheitsmomentes I einer Fläche mit der Zugsteif igkeit E ausgedrückt.
30
30
D=EI (E1 = E„ = E im Falle
η 1 2.
η 1 2.
des gleichen Materials) (1)
worin η die Anzahl der Kordenden ist.
4
Im Falle des in Fig. 3 gezeigten Kordes ist I, = *d ,/64, und im Falle des in Fig. 4 gezeigten Kordes ist
Im Falle des in Fig. 3 gezeigten Kordes ist I, = *d ,/64, und im Falle des in Fig. 4 gezeigten Kordes ist
I2 = πα /64 (2)
Angenommen, die Anzahl dieser Kordschnüre (Zahl der Kordschnüre je Breiteneinheit) ist n, und n2, so können die Zwischenräume
e, und e„ folgendermaßen ausgedrückt werden:
e, = l/n,, e„ = l/n,, (3)
Wenn die Zugsteifigkeit in der Längsrichtung jeder der Kordschnüre,
die in den Fig. 3 und 4 gezeigt sind, je Breiteneinheit konstant ist,
E A1Ii1 = E A2n2
2 2
worin A, = ird ,/4 und A„ = ird 2/4. Daner kann die folgende
Gleichung aufgestellt werden:
d2lnl = d*2n2 Oder n2/nl = (dl/d2)2 (4)
Unterstellt man nun, daß das Verhältnis der Steifigkeit eines in Fig. 3 gezeigten Kordes zu jenem eines in Fig. 4 gezeigten
Kordes m ist, so kann m durch die folgende Formel (5) ausgedrückt werden:
,4
*d 4
= ^l = E τ2η2 = V^ = ~64~n2 =
m = D1 - E I1Ii2 - I1Ii1 - ,^1
m = D1 - E I1Ii2 - I1Ii1 - ,^1
d2 4 dl 2 d2
Selbst wenn die Zugfestigkeit eines Kordes auf den gleichen Wert eingestellt wird, kann die Steifigkeit (ein Index, der
den Grad der Leichtigkeit eines Auftretens einer Trennung wiedergibt) variiert werden. Demnach, wenn d2
< d, , kann dieses Verhältnis vermindert werden, um dadurch die Möglichkeit
des Auftretens einer Trennung auf ein Minimum herabzusetzen. Normalerweise gibt es jedoch eine Grenze für die
Verminderung des Durchmessers der Kordschnüre. Mit anderen Worten, wenn unter den parallel zueinander eingebetteten
Kordschnüren Reibung auftritt, würden die Kordschnüre brechen.
5
5
Um dieses Problem zu lösen, wird die Anzahl der nach der vorliegenden Erfindung verwendeten Kordschnüre auf 40 bis
70 je Weite oder Abstand von 5 cm in der Richtung in rechtem Winkel ihrer Längsrichtung beschränkt. Wenn diese Zahl geringer
als 40 ist, hat der Überzugskautschuk die Tendenz, aus Positionen zwischen den Kordschnüren zu fließen und so
die Steifigkeit der Gürtelverstärkungsschicht zu vermindern. Wenn die Zahl der Kordschnüre 70 übersteigt, wird der Fluß
des Kautschuks zwischen den Kordschnüren nachteilig beeinflußt, so daß die Bindungsfestigkeit abnimmt. Als Ergebnis
hiervon nimmt die Dauerhaftigkeit der Gürtelverstärkungsschicht ab, und die Kosten der Reifenherstellung wachsen
stark an. Somit ist eine Anordnung von 45 bis 65 Kordschnüren auf den erwähnten Abstand oder die erwähnte Breite
am wirksamsten.
Gemäß der oben beschriebenen vorliegenden Erfindung wird die Gürtelverstärkungsschicht aus einer Stahlkordschicht
und einer Faserkordschicht aus aromatischem Polyamid, deren beide Seitenenden zueinander umgebogen sind, gebildet, und
diese an beiden Seitenenden umgebogene Schicht wird dadurch gebildet, daß in einen Überzugskautschuk mit einem 100 %-Modul
von 30 bis 70 kg/cm2 40 bis 70 parallel zueinander angeordnete Faserkordschnüre aus aromatischem Polyamid mit
einem Durchmesser von 0,55 bis 0,65 mm je 5 cm Breite in der Richtung in rechten Winkeln zu der Längsrichtung der
Kordschnüre eingebettet werden. Daher kann die Dauerhaftigkeit des Reifens, besonders die Dauerhaftigkeit an den Biege-
oder Umfaltabschnitten der Faserkordschicht aus aromatischem
Polyamid verbessert werden.
-43-
- Leerseite
Claims (5)
- Patentansprüche20 1. Pneumatischer Gürtelreifen für Personenfahrzeuge mit einem linken und einem rechten Wulstabschnitt, einem linken und einem rechten Seitenwandabschnitt, der kontinuierlich in den betreffenden Wulstabschnitt übergeht, einem zwischen dem linken und dem rechten Seitenwandabschnitt angeordne-25 ten Profil, einer zwischen dem linken und dem rechten Wulstabschnitt angeordneten Karkassenschicht und einer Gürtelverstärkungsschicht, die zwischen dem Profil und der Karkassenschicht angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Gürtelverstärkungsschicht aus einer Stahl-kordschicht und einer Faserkordschicht aus aromatischem Polyamid, deren Seitenenden zueinander umgebogen sind, besteht, wobei die Faserkordschicht aus aromatischem Polyamid durch Einbetten von 40 bis 70 parallel zueinander angeordneten Faserkordschnüren aus aromatischem Polyamid mit einem Durchmesser von 0,55 bis 0,65 ram je 5 cm Breite oder Abstand in der Richtung in rechten Winkeln zu der Längsrichtung dieser Kordschnüre in einen Überzugskautschuk mit einem 100 %-Modul von 30 bis 70 kg/cm2 gebildet wurde.
- 2. Pneumatischer Gürtelreifen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Gürtelverstärkungsschicht aus einer auf der Oberseite liegenden Stahlkordschicht und einer auf der Unterseite liegenden Faserkordschicht aus aromatischem Polyamid besteht, wobei die Schicht auf der Un- v terseite an ihren beiden Seitenendabschnitten so umgebogen ist, daß sie die Schicht auf der Oberseite umhüllt.
- 3. Pneumatischer Gürtelreifen nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Stahlkordschnur in der Stahlkordschicht aus einem Stahldraht mit einem Kohlenstoffgehalt von 0,62 bis 0,87 % und mit einer Zugfestigkeit von nicht weniger als 250 kg/mm2 besteht.25
- 4. Pneumatischer Gürtelreifen nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Faserkord aus aromatischem Polyamid in der Faserkordschicht aus aromatischem Polyamid durch Zwirnen einer aromatischen Polyamidfaser, die Eigenschaften einschließlich einer Zugefestigkeit von nicht weniger als 150 kg/mm2 und eines Zugelastizitätsmoduls von nicht weniger als 3000 kg/mm2 hat, in der Weise, daß ein Wert im Bereich von 1500 £ K <_ 3500 der Drahtzahl K, ausgedrückt durch die Formel K = t/d, worin T die Zahl der Zwirnungen der Kordschnur (Drehungen/10 cm) und D die Gesamtdenierzahl der Kordschnur bedeutet, und anschließendes Unterziehen der resultierten gezwirnten Fa-% ser einer Bindungs- und Hitzebehandlung gebildet wurde.1 5. Pneumatischer Gürtelreifen nach Anspruch 4, dadurch ge kennzeichnet, daß die Draht zahl K im Bereich von 2800 <_ K <_ 3400 ist.
- 5 6, Pneumatischer Gürtelreifen nach einem der Ansprüche 1, 2, 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser einer jeden Kordschnur in der Faserkordschicht aus aromatischem Polyamid 0,58 bis 0,63 mm beträgt.
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