-
Die vorliegende Erfindung betrifft Korde, mit Korden verstärkte Lagen und
Radialreifen für Fahrzeuge. Radialreifen sind Reifen, bei denen die sich
von einem Wulst zu dem anderen erstreckenden Korde im Wesentlichen in
radialen Ebenen liegen. Die vorliegende Erfindung betrifft besonders eine
Struktur aus einer Lage oder aus mehreren Lagen, die aus einem mit
Korden verstärkten Verbund mit Kautschuk gebildet ist/sind, welche
Struktur bevorzugt für Reifen bestimmt ist, wie eine Reifenkarkasse oder
ein Reifengürtel, wobei in mindestens einer der Lagen der Karkasse oder
des Gürtels die Korde mit Bezug auf die Drehrichtung des Reifens schräg
gestellt sind.
-
Verstärkte elastomere Gegenstände sind auf dem Fachgebiet wohl
bekannt. Z. B. sind Förder- oder andere Bänder dieser Art, Reifen usw. mit
Korden aus Textil- und/oder Stahl-Filamenten oder -Strängen aufgebaut.
Insbesondere sind in Luftreifen eingesetzte Gürtel aus bis zu acht
Lagenschichten aufgebaut, wobei die Kordverstärkung benachbarter Lagen
jeweils mit Bezug auf die Bewegungsrichtung des Reifens schräg gestellt ist,
wenn gewünscht wird, sowohl in der Querrichtung als auch in der
Drehrichtung des Reifens eine Verstärkung vorzusehen. Weiter sind auch aus
Strängen mehrfach verdrillter Filamente hergestellte Korde mit einem Ein-
Strang-Aufbau mit zwei oder mehr Filamenten und einem darum
geschlungenen Umschlag-Filament zur Verstärkung der Kordstruktur
bekannt. In manchen Fällen gehört zur Verstärkung die Verwendung von
Einzelstrangkorden mit mehreren Filamenten, die nicht um einander,
sondern statt dessen als Bündel oder Büschel (Büschelkorde) mit
einander verdrillt sind, um den Kordaufbau zu vereinfachen, wie es in der US-
PS 4 947 636 der Anmelderin offenbart wird, auf welche in ihrer
Gesamtheit hier Bezug genommen wird. Höhere Ermüdungslebensdauer-Anforderungen
für Verbunde in Reifen haben Korde mit einem kleineren
Filamentdurchmesser ergeben, die mehr Filamente in den Korden erfordern,
um die notwendige Festigkeit zu erreichen.
-
Zweilagige Reifengürtel für PKW- und Leicht-LKW-Reifen können jeweils
Korde der Bauart 2 · 0,255 ST bzw. 2 + 2 · 0,32 - 0,40 ST enthalten. Ein
Beispiel des ersten Aufbaus wird in der am 5. Juli 1994 ausgegebenen
Statutory Invention Registration H1333 der Anmelderin beschrieben, in der
mehrdrähtige Korde wie 2 · 0,255 ST beschrieben sind. Diese Bezeichnung
bezeichnet einen Kord aus zwei (2) Filamenten mit 0,255 mm
Durchmesser. Ein Beispiel des 2 + 2 · 0,32 - 0,40 ST-Kords ist in der US-A-5 242 001
der Zessionärin beschrieben. Diese Bezeichnung bezeichnet einen Kord
aus vier (4) Filamenten mit Durchmessern von 0,32-0,40 mm (wobei zwei
(2) Filamente mit einer kürzeren Lagelänge als die anderen beiden (2)
Filamente verdrillt sind). Mehrfädige Korde wie 2 + 2 · 0,32 - 0,40 ST haben
sich als notwendig erwiesen, um höhere Festigkeits-Anforderungen für
Verbunde in Reifengürteln zu erfüllen, welche typischerweise in Leicht-
LKW-Anwendungen Verwendung finden. Diese beiden Korde wurden aus
später definiertem ST-Stahl mit Superzugfestigkeit hergestellt. Obwohl
sich Kordauslegungen mit superzugfestem (ST) Stahl als wirksam
erwiesen haben, besteht ein anhaltender Bedarf zur Entwicklung
leichtgewichtigerer Kordaufbauten mit verbesserten Kennwerten, z. B. einem höheren
Korrosions-Fortpflanzungswiderstand und verbessertem Reifenverhalten
gegenüber in letzter Zeit entwickelten hochzugfesten und superzugfesten
Aufbauten. Die WO-A-91/14811 der Zessionärin beschreibt auch die
Verwendung von ST-Korden für Reifengürtel.
-
Die beschriebenen Kordaufbauten haben allgemein in größeren Reifen wie
Geländereifen (off-the-road = OTR) keine Verwendung gefunden, da sie
nicht stark genug waren. Auch mit dem Auftreten von hochzugfesten
Filamenten wie in dem 2 + 2x-Kord der Zessionärrin, deren Verwendung in
PKW- und Leicht-LKW-Reifen beschrieben wurde, wird weiter bei großen
OTR-Reifen die Verwendung von traditionellen Aufbauten wie
7 · 7 · 0,25 + 1 HT und 3 · 7 · 0,22 HE fortgesetzt, welche sieben Stränge von
jeweils sieben hochzugfesten Filamenten mit 0,25 mm Durchmesser
umfassen, die miteinander verdrillt und spiralig umschlungen sind; und
jeweils drei Stränge von sieben hochzugfesten Filamenten mit 0,22 mm
Durchmesser werden miteinander verdrillt. Das gegenwärtig zur
Lagenverstärkung in OTR-Reifen verwendete Stahlkordseil für Größen 36.00R51
und größer ist ein aus Strängen bestehender Kord aus hochzugfestem
Reifenkord-Filament wie 7 · 19 · 0,20 + 1 HT-Kord, das sieben Stränge von
jeweils 19 hochzugfesten Filamenten mit 0,20 mm Durchmesser umfasst,
die miteinander verdrillt und spiralig umschlungen sind. Diese Korde
wurden aus hochzugfestem (HT-) Stahl hergestellt, wie er nachstehend
definiert wird.
-
EP-A-0 644 070, die dem Oberbegriff des Anspruchs 1 entspricht,
beschreibt die Verwendung von sehr hochzugfesten eindrähtigen
Stahlkorden in Karkasslagen für PKW- und Leicht-LKW-Anwendungen.
-
In neuerer Zeit können OTR-Reifen mit Mehrlagen oder
Einzellagen-Gürteln mit Verstärkungskorden wie 27 · 0,265 ST oder 5 + 8 + 14 · 0,265 ST + 1
aufgebaut werden, wie in der US-A-5 318 643 der Zessionärin beschrieben
ist. Immer noch bestehen bei gegenwärtigen Stahlkordaufbauten
Hochlast- und Seilmaßbegrenzungen, welche es verhindern, dass die
benötigten Auslegungs-Inch-Festigkeiten bei Reifen erreicht werden, die größer
als 40,00R57 sind und an Last- oder Erdbeweger-Fahrzeugen eingesetzt
werden, welche bis zu und manchmal über 320 Tonnen wiegen. Zusätzlich
besteht ein Bedarf, die Abstandsfläche in der Lage und dem Gürtel zu
erhöhen, d. h. den Abstand zwischen den Korden bei Reifengrößen von
36.00R51 und mehr, so dass während der Reifenherstellung mehr
Kautschuk zwischen den Korden durchdringen kann, um die Qualität der
Kalandrier-Behandlung zu erhöhen durch Verhindern einer
"Abstandsschwächung" (weak rivet) oder "Deckenablösung" (loose coat) (die zu
Lufteinschlüssen in Reifen führen können).
-
Viele Probleme mussten auch nach der Entwicklung der genannten
höherfesten Filamente und Korde überwunden werden. Die Stahllegierungen
mit höherer Festigkeit ergaben Änderungen im Kordmodul, wodurch die
Möglichkeit entstand, die Parameter einer Reifengürtel-Gesamtlast
einzustellen, welche bei Annahme von adäquater Kord/Kautschukadhäsion von
drei Faktoren abhängt. Die Faktoren sind der Kordmodul, das Verhältnis
von Kordvolumen zu Kautschukvolumen (das oft als die Anzahl von
Kordenden pro Inch (ends per inch = epi) ausgedrückt wird), und der Winkel
der Kordverstärkung. Weiter bewegt sich, wenn sich der Winkel der
Kordverstärkung der Drehrichtung des Reifens nähert, die Unterstützung von
der Verstärkung in Querrichtung gegen Null. Eine Erhöhung bei den
vorher erwähnten zwei anderen auf den Kord bezogenen Faktoren, d. h.
Kordmodul und Verhältnis von Kordvolumen zu Kautschukvolumen,
ergibt allgemein ein Anwachsen des Gewichts für den Gürtel. Ein
zusätzliches Gewicht kann für einen Reifen zusätzliche Kosten, höheren
Rollwiderstand und geringere Treibstoffökonomie bedeuten. Das einfache
Verwenden leichterer Korde mit einem niedrigeren Modul löst das Problem
nicht, weil auch dann, wenn man ein niedrigeres Gewicht erreicht, der
niedrigere Kordmodul durch Erhöhen des Verhältniswertes von Kord zu
Kautschukvolumen ausgeglichen werden muß. Dieser Anstieg des
Kordvolumens wird durch die körperliche Größe des Kordes und den sich
ergebenden Abstand zwischen den Korden begrenzt, der den
"Abstandsbereich" beherrscht, d. h. die Fähigkeit des Kautschuks, für eine gute
Kord/Kautschukadhäsion zwischen den Korden durchzudringen.
-
Es ist ein Ziel der vorliegenden Erfindung, Kordstrukturen zu bestimmen,
bei welchen ein neuer Kordmodul vorteilhaft eingesetzt werden kann, ohne
dass das Verhältnis des Kordvolumens zum Kautschukvolumen bei
lateraler Verstärkung schädlich beeinflusst wird, um so die Probleme und
Begrenzungen der Reifen nach dem Stand der Technik und der zugehörigen
Kordaufbauten zu vermeiden.
-
Es ist ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung, Kordstrukturen mit
Benutzung von ultrazugfestem Draht zu schaffen, wodurch sich Reifen mit
geringerem Gewicht ergeben.
-
Es ist noch ein anderes Ziel der vorliegenden Erfindung, Kordstrukturen
mit Benutzung von ultra- zugfestem Draht zu schaffen, die zu Reifen mit
höherer Korrosions-Fortpflanzungsbeständigkeit und mehr Abstandsraum
führen, wodurch sich verbessertes Reifenverhalten ergibt.
-
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Kord zum Verstärken elastomerer
Gegenstände mit Mehrfach-Filamenten mit einem Durchmesser (D) im
Bereich von 0,10 bis 0,45 mm, von denen jedes Filament eine
Zugfestigkeit von mindestens -2000 · D + 4400 MPa aufweist, wobei D der
Filamentdurchmesser ist. Diese Korde sind besonderes zum Einsatz bei einer Lage
einer Karkasse und/ oder einer Gürtelstruktur eines Luftreifens nützlich.
Kurzbeschreibung der Zeichnung
-
Fig. 2 stellt eine Querschnittsansicht einer ersten Ausführungsform
eines Reifens dar, der eine Verbund-Struktur mit zwei der
vorliegenden Erfindung entsprechenden Lagen aufweist;
-
Fig. 2 zeigt einen Teilquerschnitt einer zweiten Ausführungsform eines
Reifens mit einer Verbund-Struktur, welche vier der
vorliegenden Erfindung entsprechende Lagen aufweist;
-
Fig. 3 zeigt den Querschnitt durch einen Kord gemäß einer
Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
-
Fig. 4 ist eine schematische Darstellung des Querschnitts eines
Verbunds gemäß der vorliegenden Erfindung, wie zwei aneinander
gelegter Lagen; und
-
Fig. 5 bis einschließlich 16 zeigen Querschnitte durch Korde gemäß
unterschiedlichen Ausführungsformen der vorliegenden
Erfindung.
-
Es wird ein Kord zum Verstärken von elastomeren Gegenständen aus
Mehrfach-Filamenten offenbart mit einem Durchmesser (D), der von 0,10
bis 0,45 mm reicht, wobei jedes Filament mindestens eine Zugfestigkeit
von -2000 · D + 4400 MPa aufweist, wobei D der Filamentdurchmesser
ist. Diese Korde sind besonders zum Einsatz in Karkasslagen und/oder
Gürtelstrukturen eines Luftreifens geeignet.
-
Es wird auch ein Luftreifen offenbart mit einer Karkasse mit parallelen
Korden, zwei mit einem Abstand voneinander angebrachten Seitenwänden,
wobei der Abstand in Axialrichtung die allgemein Breite des
Reifenquerschnitts bestimmt, zwei Wülsten, bei denen jeweils um einen von
ihnen die Enden der Korde der Karkasse von innen nach außen
zurückgeschlagen sind, einen an dem Kronenbereich der Karkasse angeordneten
Laufstreifen, einer Gürtelstruktur, die in Umfangsrichtung undehnbar
zwischen den Laufstreifen und die Karkasse eingesetzt ist, und in den
Seitenwänden angeordneten Karkasslagen zwischen den zwei Wülsten
und dem Kronenbereich der Karkasse, wobei die Gürtelstruktur eine
Breite aufweist, die im Wesentlichen gleich der des Laufstreifens ist, und
Karkasslagen aus mit Metallkorden verstärkten Elastomergeweben
aufweist, welche Metallkorde aus einer Vielzahl von Filamenten mit einem
Durchmesser (D) im Bereich von 0,10 bis 0,45 mm zusammengesetzt sind,
von denen jedes Filament eine Zugfestigkeit von -2000 · D + 4400 MPa
aufweist, wobei D der Filamentdurchmesser ist.
-
Zusätzlich wird ein Luftreifen offenbart mit einer Karkasse mit parallelen
Korden, zwei auf Abstand voneinander gehaltenen Seitenwänden, wobei
der Abstand in der Axialrichtung die allgemeine Breite des
Reifenquerschnitts bestimmt, zwei Wülsten, wobei jeweils um einen die Enden der
Korde der Karkasse von innen nach außen zurückgeschlagen sind, einem
in dem Kronenbereich der Karkasse angeordneten Laufstreifen, einer
Gürtelstruktur, die in Umfangsrichtung undehnbar zwischen den
Laufstreifen und die Karkasse eingesetzt ist, und Karkasslagen, die in den
Seitenwänden zwischen den beiden Wülsten und dem Kronenbereich der
Karkasse angeordnet sind, wobei die Gürtelstruktur eine Breite besitzt,
die im Wesentlichen gleich der des Laufstreifens ist und aus mindestens
einem Gürtel aus mit Metallkorden verstärktem Elastomergewebe
aufgebaut ist, wobei die Metallkorde aus einer Vielzahl von Filamenten mit
einem Durchmesser (D) im Bereich von 0,10 bis 0,45 mm bestehen, von
denen jedes Filament eine Zugfestigkeit von -2000 · D + 4400 MPa besitzt,
wobei D der Filamentdurchmesser ist.
-
Nach beträchtlichen Studien, Aufwendungen, Prüfungen und
Zeitverbrauch ergibt die vorliegende Erfindung Korde und Lagen für PKW-,
Leicht-LKW-, LKW-, Mittel-LKW- und OTR-Reifen, die im Wesentlichen die
Größe und manchmal die Anzahl von Filamenten für die Lastbereiche
verringern, welche durch diesen Bereich von Reifen umfasst sind. Zwar
führt die Herabsetzung der Zahl von Filamenten dazu, dass man eine
Gewichtsherabsetzung erwartet, doch trifft dies nicht notwendigerweise zu,
da es die Materialien nach dem Stand der Technik erforderlich machen,
dass die Filamentgröße ebenfalls vergrößert wird, um die nötige Festigkeit
für den Reifen zu erhalten. Jedoch kann mit dem Einsatz von
ultrazugfestem Stahl für die Kordaufbauten die Anzahl und/oder die Größe der
Filamente bei Aufrechterhaltung oder sogar weiterer Erhöhung der
Festigkeit des Reifens vermindert werden. Unter solchen Umständen wurde ein
Kord zur Verwendung in diesen Lastbereichen dadurch gefunden, dass die
Anzahl der Enden pro Längeneinheit, hier als Enden pro Inch (epi)
angegeben, in den Lagen des Gürtels verändert wurde. Andere Vorteile, die die
vorliegende Erfindung mit sich bringt, enthalten leichtere Reifen,
verbesserten Rollwiderstand, höheren Widerstand gegen
Korrosions-Fortpflanzung und eine Herabsetzung des Kordbehandlungsmaßes zwischen den
Kordlagen im Gürtel. Eine Gewichtsherabsetzung infolge einer
Herabsetzung des Gewichts der Verstärkung, wie auch einer Herabsetzung der
Größe der Kautschukschicht ergibt für die Reifen der vorliegenden
Erfindung auch noch eine Herabsetzung der Fertigungskosten und eine
verbesserte Brennstoffökonomie. Darüber hinaus wird angenommen, dass
mit den neuen Kordauslegungen der Erfindung eine verbesserte
Temperaturübertragung erreicht werden kann, um so die Lebensdauer zu
verlängern und das Betriebsverhalten der Reifen mit diesen Korden zu verbessern.
Weiter ergeben die neuen Gürtelaufbauten besseren Rollwiderstand,
vielleicht wegen des leichteren Gewichts der neuen Kordauslegungen, die
zur Verstärkung der Gürtelstruktur eingesetzt werden, im Vergleich zu
den alten Kordauslegungen.
-
Hier und in den Ansprüchen gilt:
-
"Axial" und "in Axialrichtung" wird zur Bezeichnung von parallel zur
Drehachse des Reifens verlaufenden Linien oder Richtungen benutzt.
-
"Wulst" bezeichnet denjenigen Teil des Reifens, der ein ringförmiges
Zugelement umfasst, um das die Lagenkorde umgeschlagen sind, und das mit
oder ohne anderen Verstärkungselementen, wie Wulstfahnen, Chippern,
Wulstkernreitern oder Wulstkeilen, Zehenschützern und Wulstbändern
gestaltet ist.
-
"Gürtelaufbau" bezeichnet mindestens zwei Schichten oder Lagen aus
parallelen Korden, gewoben oder nicht gewoben, die der Lauffläche unterlegt
und nicht am Wulst verankert sind, und sowohl linke als auch rechte
Kordwinkel im Bereich zwischen ungefähr 17 und ungefähr 70 Grad in
Bezug auf die Äquatorialebene (EP) des Reifens aufweisen.
-
"Karkasse" bezeichnet den Reifenaufbau, ausgenommen den
Gürtelaufbau, den Laufstreifen und den Unterprotektor, jedoch einschließlich der
Wülste.
-
"Kord" bezeichnet ein Verstärkungselement (oder mehrere solche
Elemente), das/die aus zwei oder mehr (Fein-)Drähten gebildet ist/sind, die
verdrillt oder anders gestaltet sein und weiter Stränge enthalten können, die
ebenso gestaltet sind oder nicht, und aus denen sich die Lagen in dem
Reifen zusammensetzen.
-
"Krone" bezeichnet den Abschnitt des Reifens innerhalb der
Breitenbegrenzungen des Reifenlaufstreifens.
-
"Dichte" bezeichnet das Gewicht pro Längeneinheit.
-
"Äquatorialebene (EP)" bezeichnet die zur Drehachse des Reifens
senkrechte und durch die Mitte seines Laufstreifens gehende Ebene.
-
"Maß" bezeichnet die Materialdicke.
-
"Hochzugfester Stahl (HT-Stahl)" bezeichnet einen Kohlenstoff-Stahl mit
einer Zugfestigkeit von mindestens 3400 MPa @ 0,20 mm
Filamentdurchmesser.
-
"Superzugfester Stahl (ST-Stahl)" bezeichnet einen Kohlenstoff-Stahl mit
einer Zugfestigkeit von mindestens 3650 MPa @ 0,20 mm
Filamentdurchmesser.
-
"Ultrazugfester Stahl (UT-Stahl)" bezeichnet einen Kohlenstoff-Stahl mit
einer Zugfestigkeit von mindestens 4000 MPa @ 0,20 mm
Filamentdurchmesser.
-
"Lastbereich" bezeichnet Last- und Aufpumpdruck-Grenzwerte für einen
bestimmten Reifen beim Einsatz bei einer bestimmten Dienstleistungsart,
wie sie in Tabellen im Handbuch The Tire and Rim Association, Inc., 1989
Year Book definiert sind.
-
"Radial" und "in Radialrichtung" werden benutzt, um Richtungen radial
senkrecht zur Drehachse des Reifens durch diesen zu bezeichnen.
-
"Abstand (Rivet)" bezeichnet den offenen Abstand zwischen den Korden
einer Lage oder Schicht.
-
"Querschnittsbreite" bezeichnet den maximalen linearen Abstand parallel
zur Achse des Reifens zwischen dem Äußeren seiner Seitenwände, wenn
und nachdem er 24 h Lang auf Normaldruck aufgepumpt wurde, jedoch
unbelastet war, ausschließlich Erhebungen an den Seitenwänden infolge
von Beschriftungen, Dekorationen oder Schutzbändern.
-
"Steifigkeits-Verhältnis" bezeichnet den Wert der
Kontrollgürtel-Struktursteifigkeit, geteilt durch den Wert einer anderen Gürtel-
Struktur-Steifigkeit, wenn die Werte durch eine fixierte Drei-(3)-Punkt-Biegeprüfung
bestimmt wurden, wobei beide Enden des Kords abgestützt und durch
eine zwischen den fixierten Enden zentrierte Last abgebogen sind.
-
Die Korde der vorliegenden Erfindung können eine Anzahl von Aufbauten
mit oder ohne einem Spiraleinschlag umfassen. Beispielsweise gehören zu
repräsentativen Aufbauten 2x, 3x, 4x, 5x, 6x, 7x, 8x, 11x, 12x, 27x, 1 + 2,
1 + 3, 1 + 4, 1 + 5, 1 + 6, 1 + 7, 1 + 8, 1 + 14, 1 + 15, 1 + 16, 1 + 17, 1 + 18, 1 + 19, 1 + 20,
1 + 26, 2 + 2, 2 + 5, 2 + 6, 2 + 7, 2 + 8, 2 + 9, 2 + 10, 2/2, 2/3, 2/4, 2/5, 2/6, 3 + 2,
3 + 3, 3 + 4, 3 + 6, 3 + 9, 3/9, 3 + 9 + 15, 4 · 4, 5/8/14, 7 · 2, 7 · 3, 7 · 4, 7 · 7, 7 · 12
und 7 · 19. Repräsentative Kordaufbauten mit einem Spiraleinschlag
enthalten 2 + 1, 3 + 1, 5 + 1, 6 + 1, 7 + 1, 8 + 1, 11 + 1, 12 + 1, 1 + 4 + 1, 1 + 5 + 1, 1 + 6 + 1,
1/6 + 1, 1 + 7 + 1, 1 + 8 + 1, 1 + 14 + 1, 1 + 15 + 1, 1 + 16 + 1, 1 + 17 + 1, 1 + 18 + 1,
1 + 19 + 1, 1 + 20 + 1, 1 + 26 + 1, 2 + 7 + 1, 2 + 8 + 1, 2 + 9 + 1, 2 + 10 + 1, 3 + 9 + 4, 3/9 + 1,
3 + 9 + 15 + 1, 7 · 2 + 1, 7 · 12 + 1, 7 · 19 + 1 und 27 + 1.
-
Die vorstehend aufgeführten Korde sind besonders zur Verwendung in
einem Luftreifen geeignet. Der Luftreifen kann ein Diagonal- oder Radial-
Lagenreifen sein. Bei Verwendung in der Karkasslage sind die bevorzugten
Korde 2x, 3x, 4x, 5x, 6x, 8x, 11x, 12x, 1 + 2, 1 + 3, 1 + 4, 1 + 5, 1 + 6, 1 + 7, 1 + 8,
1 + 14, 1 + 15, 1 + 16, 1 + 17, 1 + 18, 1 + 19, 1 + 20, 2 + 1, 2 + 7, 2 + 8, 2 + 9, 2 + 10,
2/2, 2/3, 2/4, 2/5, 2/6, 3 + 1, 3 + 2, 3 + 3, 3 + 4, 3 + 9, 3/9, 3 + 9 + 15, 5/8/ 14,
7 · 12, 7 · 19, 5 + 1, 6 + 1, 7 + 1, 8 + 1, 11 + 1, 12 + 1, 2 + 7 + 1, 1 + 4 + 1, 1 + 5 + 1,
1 + 6 + 1, 1 + 7 + 1, 1 + 8 + 1, 1 + 14 + 1, 1 + 15 + 1, 1 + 16 + 1, 1 + 17 + 1, 1 + 18 + 1,
1 + 19 + 1, 1 + 20 + 1, 3 + 9 + 1, 3/9 + 1, 7 · 12 + 1 und 7 · 19 + 1.
-
Wenn die Korde der vorliegenden Erfindung in einer Gürtelstruktur
eingesetzt werden, sind die bevorzugten Korde 2x, 3x, 4x, 5x, 6x, 8x, 11x, 12x,
1 + 2, 1 + 3, 1 + 4, 1 + 5, 1 + 6, 1 + 7, 1 + 8, 1 + 14, 2 + 2, 2 + 5, 2 + 6, 2 + 7, 2 + 8, 2 + 9,
2 + 10, 2 + 2 + 8, 2/2, 2/3, 2/4, 2/5, 2/6, 3 + 2, 3 + 3, 3 + 4, 3 + 6, 3 + 9, 3 + 9 + 15,
27x, 1 + 26, 4 · 4, 5/8/14, 7 · 2, 12 + 1, 3 + 9 + 1, 1 + 6 + 1, 2 + 6 + 1, 2 + 7 + 1, 2 + 8 + 1,
2 + 9 + 1, 2 + 10 + 1, 2 + 2 + 8 + 1, 3 + 9 + 15 + 1, 27 + 1, 1 + 26 + 1 und 7 · 2 + 1.
-
Die Filamente, die zur Herstellung der Korde der vorliegenden Erfindung
eingesetzt werden können, können einen Durchmesser im Bereich von
0,10 mm bis 0,45 mm aufweisen. Vorzugsweise liegt der Durchmesser der
Filamente im Bereich von 0,14 bis 0,43 mm. Ein besonders bevorzugter
Filamentdurchmesserbereich liegt zwischen 0,18 bis 0,38 mm.
-
Gemäß dieser Erfindung wird ein Gelände-Luftreifen mit einem
Wulstdurchmesser von 914 mm (36 inch) und mehr mit einer Karkasse
offenbart mit Korden, zwei voneinander auf Abstand gehaltenen Seitenwänden,
welcher Abstand in Axialrichtung die allgemeine Breite des
Reifenquerschnitts bestimmt, mit zwei Wülsten, um welche jeweils die Enden der
Korde der Karkasse umgeschlagen sind, einem im Kronenbereich der
Karkasse angeordneten Laufstreifen und einer in Umfangsrichtung zwischen
dem Laufstreifen und der Karkasse angeordneten Gürtelstruktur.
Die Gürtelstruktur besitzt eine Breite, die im Wesentlichen gleich der des
Laufstreifens ist, und hat mindestens eine Lage von mit Metallkorden
verstärktem Elastomergewebe. Die Metallkorde der vorliegenden
Erfindung werden in mindestens einer Lage wie einem 7 · 19 · 0,20 + 1-Aufbau
eingesetzt. Bei einer anderen Ausführungsform enthält ein Gelände-
Luftreifen Metallkorde der vorliegenden Erfindung in einem 7 · 12 · 0,22 + 1-
Aufbau. Bei einer dritten Ausführungsform enthält ein Gelände-Luftreifen
Metallkorde nach der vorliegenden. Erfindung mit einem 7 · 12 · 0,25 + 1-
Aufbau.
-
Es gibt eine Anzahl von Ausführungsformen von Metallkorden-Aufbauten
der vorliegenden Erfindung für die Lagen einschließlich 1 · 0,18, 2 · 0,18,
3 · 0,18. Auch können erfindungsgemäß die Korde der Lagen als 1 + 5 · 0,18
aufgebaut werden. Der Reifen kann auch eine Lage mit einem Kord vom
Aufbau 1 · 0,24/6 · 0,22 + 1 oder 1 · 0,18/6 · 0,16 + 1 aufweisen.
-
Erfindungsgemäß kann der vorher beschriebene Radialluftreifen eine
Gürtelstruktur aus mit Metallkorden verstärktem Elastomergewebe enthalten,
wobei die Metallkorde parallel zueinander liegen und aus Filamenten von
ultrazugfestem Stahl zusammengesetzt sind. Bei einer Ausführungsform
enthält die Gürtelstruktur erste und zweite einander überdeckende
Gürtel, wobei die Korde des ersten und des zweiten Gürtels aus Korden der
vorliegenden Erfindung aufgebaut sind mit verschiedenen Gestaltungen
einschließlich 2 + 2 · 0,30, 2 + 2 · 0,35, 2 · 0,30, 2 · 0,35, 2 + 2 · 0,30, 2 · 0,23,
2 · 0,30, 3 + 2 · 0,33 und 3 + 4 · 0,38.
-
Bei einer anderen Ausführungsform des genannten Reifens enthält der
Gürtelaufbau erste, zweite, dritte und vierte radial einander überdeckende
Gürtel, bei denen die Korde der vorliegenden Erfindung im ersten und
vierten Gürtel aus 3 + 2 · 0,33 und die in dem zweiten und dem dritten
Gürtel eingesetzten Korde der vorliegenden Erfindung, die zwischen dem
ersten und dem vierten Gürtel eingebettet sind, aus 3 + 3 · 0,33 aufgebaut
sind. Dieser Reifen enthält auch eine Lage mit einem Kord der
vorliegenden Erfindung in einem 3 · 0,22/9 · 0,20 + 1-Aufbau. In noch einer anderen
Ausführungsform enthält die Gürtelstruktur erste, zweite, dritte und
vierte radial einander überdeckende Gürtel, wobei in jedem ersten und
vierten Gürtel die dort eingesetzten Korde einen Aufbau von 3 + 4 · 0,38 und
die Lage einen Kord von 3 · 0,22/9 · 0,20 + 1 besitzt.
-
Weiter ergeben manche der vorher beschriebenen neuartigen Korde eine
niedrigere lineare Dichte in der Verstärkung, für die sie eingesetzt werden,
wodurch sich wiederum ein geringeres Gewicht und niedrigere Kosten für
die Verstärkung und ihr Produkt ergeben, sei es nun im Reifen, im Gürtel
oder irgendeinem anderen verstärkten Elastomerteil.
-
In den Fig. 1 und 2 der Zeichnungen sind Lagen 12 und 14 in einem
Luftreifen 10 gezeigt mit einer Radialkarkasse, bei der gleiche Elemente jeweils
gleiche Bezugszeichen aufweisen. Für die Zwecke der vorliegenden
Erfindung besitzt ein Reifen einen Radiallagen-Karkassaufbau, wenn die Korde
der Karkassverstärkungslage(n) 12, 14 mit Winkeln im Bereich von 75º bis
90º mit Bezug auf die Äquatorialebene (EP) des Reifens ausgerichtet ist.
-
In dem Falle, dass die Metallkorde der vorliegenden Erfindung zur
Karkassverstärkung eingesetzt werden, sollte, falls zwei Lagen verwendet
werden, nur eine der beiden so verstärkt sein. Die andere Lage sollte mit
irgendeiner anderen Verstärkungsform verstärkt sein. Es wird bevorzugt,
dass bei Einsatz von zwei Karkasslagen die mit Metallkord verstärkte Lage
die untere (innere) Karkasslage 14 ist. Repräsentative Ausführungsbeispiele
von Verstärkungen, die in anderen nichtmetallisch verstärkten
Karkasslagen eingesetzt werden können, sind Reyon, Polyester und Nylon.
-
Die Metallkord verstärkte Karkasslage 12 besitzt eine Lage aus
Stahlkorden 30, die so angeordnet sind, dass sie etwa 8 bis etwa 20 Enden pro
inch (epi) aufweisen, wobei die Messung in Reifenumfangsrichtung an
einem Ort maximaler Reifenbreite (MW) durchgeführt wird. Vorzugsweise
wird die Schicht von Stahlkorden 30 so angeordnet, dass etwa 12 bis etwa
16 Enden pro inch (EPI) an dem Ort MW maximaler Reifenbreite
vorhanden sind. In metrischen Einheiten heißt das, die Stahlkorde sind so
angeordnet, dass sie 3 bis 8 Enden pro cm (EPC) aufweisen, gemessen in einer
Reifenumfangsrichtung an einem Ort MW maximaler Reifenbreite.
Vorzugsweise liegt der EPC-Wert zwischen 4 und 7. Die vorstehenden
Berechnungen für die Enden pro inch beruhen auf dem Durchmesserbereich
der Gesamtkorde, der Festigkeit der Filamente und der Korde wie auch
der erforderlichen Festigkeitserfordernis für die Einzelkarkasslage.
Beispielsweise wird die hohe Anzahl von Enden pro inch den Einsatz eines
Filamentes mit geringerem Durchmesser bei einer gewissen Festigkeit
enthalten gegenüber einer niedrigen Anzahl von Enden pro inch für einen
Draht niedrigeren Durchmessers und der gleichen Festigkeit. Wenn man
die Verwendung eines Einzelfilamentes mit einem bestimmten
Durchmesser wählt, kann man, in Abhängigkeit von der Festigkeit des Drahtes,
mehr oder weniger Enden pro inch einsetzen müssen.
-
Der Reifen 10 besitzt ein Paar im Wesentlichen undehnbare ringförmige
Wülste 16, 18, die axial auf Abstand voneinander gehalten sind. Jeder der
Wülste 16, 18 ist in einem Wulstabschnitt des Reifens 10 gelegen, der
Außenflächen besitzt, die so gestaltet sind, dass sie komplementär zu den
Wulstsitzen und Halteflanschen (Hörnern) einer (nicht gezeigten) Felge
sind, auf welche der Reifen 10 zum Aufziehen ausgelegt ist. Die Lagen 12,
14
können durch nebeneinander liegende Verstärkungskorde aus
Polyester oder anderem Material oder Stahlkorden der vorliegenden Erfindung
bestehen und erstrecken sich zwischen den Wülsten 16, 18, wobei ein
axial äußerer Abschnitt der Karkassenstruktur jeweils um den
entsprechenden Wulst zurückgefaltet ist. Zwar ist in der in Fig. 1 dargestellten
Ausführungsform die Karkasslagenstruktur aus zwei Lagen 12, 14 von
Verstärkungsmaterial zusammengesetzt, es ist jedoch zu verstehen, dass
auch nur eine oder auch mehrere Karkasslagen aus irgendeinem
entsprechenden Material bei gewissen Ausführungsformen benutzt werden
können und ebensogut eine oder mehrere Verstärkungslagen gemäß dieser
Erfindung.
-
Eine Schicht eines niedrig permeablen Materials 20 kann innerhalb der
Karkasslagen 12, 14 angrenzend an eine durch die
Reifen/Felgen-Anordnung bestimmte Aufpumpkammer angeordnet werden. Elastomere
Seitenwände 22, 24 sind axial außerhalb der Karkassstruktur angeordnet.
Eine sich in Umfangsrichtung erstreckende Gürtelstruktur 26, welche in
den gezeigten Ausführungsformen zwei Gürtellagen 28, 30 (Fig. 1) oder
vier Gürtellagen 28, 30, 32, 34 (Fig. 2) umfasst, enthält jeweils
Stahlverstärkungskorde 36, wie in Fig. 3 gezeigt. Die Gürtelstruktur 26 aus Fig. 2
ist durch Korde 36 mit Filamenten gekennzeichnet mit einer Zugfestigkeit
von mindestens 4000 MPa [N/mm²] (hier "ultrazugfest" genannt) für
Filamente mit einem Durchmesser von 0,20 mm. Z. B. besteht der Kord 36,
wie er in Fig. 3 gezeigt ist, aus vier Filamenten 38, 40, 42 und 44 (38-44)
aus ultrazugfestem Stahldraht. Zwar sind in den Fig. 1 und 2 jeweils zwei-
bzw. vierschichtige Gürtel dargestellt, doch kann stattdessen auch eine
andere Zahl von Gürtellagen eingesetzt werden.
-
Es ist einzusehen, dass andere Laminate mit Benutzung der Prinzipien
der vorliegenden Erfindung ausgebildet werden können durch Verstärken
anderer Gegenstände wie Industriebänder, und dass eine Einzellage der
vorliegenden Erfindung zusammen mit bekannten oder herkömmlichen
Lagen eingesetzt werden kann, um ebenfalls neue nützliche verstärkte
Verbund-Strukturen zu bilden.
-
Bei einem Arbeitsbeispiel umfassen die Korde 36 vier Filamente 38-44 aus
feingezogenem ultrazugfestem Stahldraht. Es gibt eine Anzahl metal¬
lurgischer Ausführungsformen, welche die vorstehend definierte
Zugfestigkeit, d. h. mindestens 4000 MPa ergeben und als ultrazugfest (UT)
bezeichnet werden. Ein Weg zum Erreichen von UT-Festigkeit besteht im
Vermischen des in der hier zu Vergleichszwecken eingeführten US-PS-
4 960 473 offenbarten sachgemäßen Vorgangs mit einem Kohlenstoffstab,
der einer Mikrolegierung mit einem oder mehreren der folgenden
Elemente: Cr, Si, Mn, Ni, Cu, V und B unterzogen wurde. Die bevorzugte
Zusammensetzung ist nachstehend angegeben:
-
C 0,88 bis 1,0
-
Mn 0,30 bis 0,50
-
Si 0,10 bis 0,3
-
Cr 0,10 bis 0,4
-
V 0 bis 0,1
-
Cu 0 bis 0,5
-
Ni 0 bis 0,5
-
Co 0,2 bis 0,1,
-
Rest Eisen und Rückstandsstoffe.
-
Der erhaltene Stab wird dann auf eine Zugfestigkeit gezogen, die 4000
MPa @ 0,20 mm äquivalent ist.
-
Die nachstehende Tabelle 1 ergibt eine berechnete
Festigkeitsniveau-Beschreibung für ultrazugfeste Filamente im Vergleich zu bisherigen hoch-
und superzugfesten Stahlfilamenten mit einem Filamentdurchmesser von
0,20 mm. Der ultrazugfeste Stahl hat einen höheren Wert als irgendein
vorher benutzter Stahlkord oder Stahlfilament.
TABELLE 1 HOCH-, SUPER- UND ULTRAZUGFESTIGKEITS-STAHLKORD
Festigkeitsniveau-Beschreibung
-
Die bei dem Arbeitsbeispiel eingesetzen Korde 36 haben, wie in Fig. 3
gezeigt, einen Aufbau von vier Filamenten 38, 40, 42 und 44, und
bestehen aus einem ultrazugfestem Stahldraht von typischerweise 0,30 mm
oder 0,35 mm Durchmesser mit einer Mindest-Kordbruchfestigkeit von
mindestens 1 020 Newton ±5,0%. Jeder Kord 36 besitzt zwei Filamente
38, 40, die mit einer Schlaglänge von 16 mm miteinander verdrillt sind,
und diese beiden Filamente 38, 40 sind dann mit 16 mm Schlaglänge in
der gleichen Verdrillungsrichtung mit den restlichen beiden Filamenten
42, 44 verdrillt, die jeweils unverdrillt und parallel zueinander liegen,
wenn sie mit den verdrillten Filamenten 38, 40 verdrillt sind. Dieser Kord,
allgemein ein 2 + 2-Aufbau genannt, wird als 2 + 2 · 0,30 UT oder 2 + 2 · 0,35
UT bezeichnet. Der 2 + 2-Aufbau ist für seine Offenheit und für von dieser
Offenheit herrührende gute Kautschukdurchdringung bekannt. Die Werte
0,30 und 0,35 bezeichnen den Filamentdurchmesser in mm, und UT
bezeichnet, dass das Material ultrazugfester Stahl ist.
TABELLE 2
-
¹wobei N eine Zahl von 1 bis 5,
-
M eine Zahl von 1 bis 5, und
-
D ein Durchmesserwert von 0,18 bis 0,38 mm ist.
-
In der vorstehenden Tabelle 2 sind andere Ausführungsformen von
ultrazugfestem Kord im Vergleich mit bekannten Reifenkorden aus z. B.
hochzugfestem (HT) und superzugfestem (ST) Stahlkord aufgeführt, welche sie
ersetzen, wobei der angeführte Beispielskord 36 in dieser Tabelle als 2)
und 3) auftritt. Die dargestellten Beispiele von ultrazugfester
Kordstruktur, nämlich der Prüfling 1 und die Prüflinge 2, 3 und 4 in der
nachstehenden Tabelle 2 sind in jeweils in Fig. 5 bzw. 3 gezeigt und zeigen eine
Herabsetzung des Kordmaßes im Vergleich mit den entsprechenden
früheren Kordstrukturen der drei Prüflinge. Wenn die neuen Kordstrukturen
Filamente mit einem kleineren Durchmesser als die den vorher
aufgeführten früheren Kordstrukturen entsprechenden enthalten, ergibt sich eine
Herabsetzung des Materialmaßes und der Kosten im Vergleich mit den
früheren Kordstrukturen, wodurch die Reifen leichtgewichtiger und
weniger kostspielig hergestellt werden.
-
Bei gleichen Filamentdurchmessern haben die ultrazugfesten Korde eine
höhere Festigkeit und allgemein eine höhere Ermüdungslebensdauer
gegenüber ihren Vorgängern aus hoch- und superzugfesten Korden. Diese
Vorteile führen zu elastomeren Produkten, die weniger
Verstärkungsmaterial und damit geringeres Gewicht und geringere Kosten bringen. Weiter
kann die Lebensdauer des Produktes mit der erhöhten
Ermüdungslebensdauer des Kordes und seiner Filamente vergrößert werden.
-
In einer gleichartigen Weise sind die dargestellten Beispiele von
ultrazugfestem Kordaufbau, Prüflinge 5 und 6 in Tabelle 2 in Fig. 7 bzw. 8 gezeigt,
und zeigen eine Herabsetzung des Kordmaßes im Vergleich mit den zwei
erwähnten entsprechenden früheren Kordstrukturen. Weiter reduzieren
die neuen Kordstrukturen aus Filamenten mit kleineren Durchmessern
das Materialmaß und die Kosten im Vergleich mit den vorher angeführten
früheren Kordstrukturen, so dass die Reifen leichtgewichtiger und weniger
kostspielig hergestellt werden.
-
Die nachfolgende Tabelle 3 zeigt andere Ausführungsformen von
ultrazugfesten Lagenstrukturen, im Vergleich mit den früheren
Lagenstrukturen aufgeführt, welche sie nun ersetzen. Einige frühere Lagen enthalten
Polyester oder hochzugfesten (HT) Stahl.
TABELLE 3
-
Die oben in Tabelle 3 angeführten und in Fig. 5 und 10 dargestellten
Prüflinge 1 und 2 zeigen ein Ersetzen von Polyester-Lagen durch
Stahllagen. Die Lagenstrukturen, welche UT-Stahl-Filamente enthalten, sind
fester und reduzieren das Maß und die Kosten des Materials im Vergleich
zu den vorher angeführten früheren Polyester-Lagenstrukturen, wodurch
die Reifen leichtgewichtiger und weniger kostspielig werden.
-
Prüfling 3 in der vorstehenden Tabelle 3 bezieht sich auf
Leicht-LKW-Radiallagen und ist in Fig. 11 dargestellt; hier wird ein Ersatz der Polyester-
Lagen durch Stahllagen gezeigt.
-
Weiter sind die Prüflinge 4, 5, 6 und 7 in der vorstehenden Tabelle 3 auf
Mittel-LKW-Radiallagen bezogen und sind in Fig. 14, 12 und 13
dargestellt. Diese Prüflinge zeigen ein Ersetzen von hochzugfesten
Lagengestaltungen durch ultrazugfeste Stahllagen-Gestaltungen. Die
Lagenstrukturen von UT-Stahl-Filamenten sind fester und setzen die
Materialdicke und die Kosten im Vergleich zu den vorher angegebenen früheren
hochzugfesten Lagenstrukturen herab, wodurch die Reifen leichter im
Gewicht und weniger kostspielig in der Herstellung werden.
-
Die Prüflinge 8, 9 und 10 in der vorstehenden Tabelle 3 betreffen
Geländereifen-Lagen (OTR-Lagen), wie sie in Fig. 15 und 16 dargestellt sind.
Diese Prüflinge zeigen den Ersatz einer hochzugfesten Lagengestaltung,
wie sie in Fig. 15 gezeigt ist, durch die entsprechende ultrazugfeste
Stahllagen-Gestaltungen der Fig. 15 und 16. Wie in den vorhergehenden Fällen
sind die Lagenstrukturen mit UT-Stahl-Filamenten fester und setzen das
Materialmaß und die -Kosten im Vergleich zu den vorher angeführten
bisherigen hochzugfesten Lagen- Strukturen herab, wodurch die Reifen
mit geringerem Gewicht und niedrigeren Kosten versehen werden.
-
Die nachstehende Tabelle 4 vergleicht die gegenwärtigen Aufbauten
zusammen mit einer Vorteilsanalyse von PKW-Reifen P195/75R14 mit zwei
Gürteln, wie sie in Fig. 1 gezeigt und in Fig. 4 abgebildet sind, wobei die
bisherigen zwei Lagengürtel hochzugfeste Seilgestaltungen enthalten und
die offenbarten Zweilagengürtel des neuen Aufbaues ultrazugfeste
Seilgestaltungen enthalten. Drei Prüflinge von ultrazugfestem Aufbau sind
beschrieben mit (a) gleicher Festigkeit, niedrigerem Reifenmaß, höherer EPI
und niedrigerem Reifengewicht in Prüfling 1; (b) gleicher Festigkeit,
identischem Reifenmaß, niedrigerer EPI und weniger Reifengewicht in Prüfling
2 und (c) erhöhter Festigkeit, gleichem Reifenmaß, gleicher EPI und
gleichem Reifengewicht in Prüfling 3.
TABELLE 4 VORTEILE VON ULTRAZUGFESTEM STAHLKORD
BEI GÜRTELN FÜR PKW-REIFEN
P195/75R14
-
Bei Prüfling 1 wird, wenn der Durchmesser der Filamente von 0,30 mm
hochzugfest zu 0,23 mm ultrazugfest vermindert wurde, die EPI erhöht.
Trotzdem wird eine gleiche Festigkeit mit einem niedrigeren Reifenmaß
und werden bedeutsamen Einsparungen beim Reifengewicht erreicht. Bei
Prüfling 2 wurde, wenn der Durchmesser der Filamente konstant bei 0,30
mm blieb, durch Ersatz des hochzugfesten Stahls durch ultrazugfesten
Stahl eine Abnahme der EPI und ein Reifen niedrigeren Gewichts bei
gleicher Festigkeit erhalten. Bei Prüfling 3 ergab das Ersetzen von
hochzugfestem Stahl durch ultrazugfesten Stahl bei Beibehaltung des
Reifenmaßes und der EPI-Konstanten einen Reifen mit gleichem Gewicht und
Maß, jedoch mit ca. 16% erhöhter Festigkeit.
-
Die nachstehende Tabelle 5 vergleicht den bisherigen Aufbau mit einer
Vorteilsanalyse bei Leicht-LKW-Reifen mit zwei Gürteln vom Typ LT215/
85R16 LR-C, wie in Fig. 1 gezeigt und in Tabelle 5 dargestellt. Der
bisherige Gürtelaufbau enthält zweilagige Gürtel mit 2 + 2 hochzugfesten
Kabelgestaltungen, und die neu-offenbarten Zweilagengürtel enthalten
ultrazugfeste Seilgestaltungen. Zwei Prüflinge von ultrazugfestem Aufbau mit (a)
gleicher Festigkeit, niedrigerem Reifenmaß, höherer EPI und niedrigerem
Reifengewicht als Prüfling 1 und (b) gleicher Festigkeit, niedrigerem
Reifenmaß, höherer EPI und niedrigerem Reifengewicht als Prüfling 2.
TABELLE 5 VORTEILE VON ULTRAZUGFESTEM STAHLKORD
BEI GÜRTELN FÜR LEICHT-LKW-RADIALREIFEN
LT215/85R16 LR-C
-
Bei Prüfling 1 wurde die 2 + 2 · 0,30 HT-Gestaltung des Gürtels 1 durch
eine einfachere 2 · 0,30 UT-Gestaltung, und die 2 + 2 · 0,30 HT-Gestaltung
des Gürtels 2 durch eine einfachere 2 · 0,23 UT-Gestaltung ersetzt. In
jedem Fall wurde EPI erhöht. Trotzdem wurde gleiche Festigkeit mit
bedeutsamen Einsparungen in Reifengewicht und ein niedrigeres Reifenmaß
erreicht. Bei Prüfling 2 wurden die 2 + 2 · 0,30 HT-Gestaltungen von Gürtel
1 und Gürtel 2 jeweils durch einfachere 2 · 0,35 UT-Gestaltung ersetzt. In
jedem Falle wurde EPI erhöht. Trotzdem wurde gleiche Festigkeit mit
bedeutsamen Einsparungen beim Reifengewicht und einem niedrigeren
Reifenmaß erreicht.
-
Ein anderer Vergleich von hochzugfestem und ultrazugfestem Kord wird in
Tabelle 5 gegeben, wo zwei bisherige hochzugfeste Gürtelaufbauten mit
zwei Prüflingen von ultrazugfesten Gürtelstrukturen in Leicht-LKW-Reifen
vom Typ LT215/85R16 LR-C Radialreifen verglichen werden. Diese Reifen
enthielten zwei Gürtel mit 2 + 2-artigem Aufbau bei den bisherigen
Modellen und einen einfachen 2 · 0,30, 2 · 0,23 oder 2 · 0,35-Kord in den
ultrazugfesten Modellen. Bei Aufbau 1 wurde, um gleiche Festigkeit bei den
bisherigen hochzugfesten und den ultrazugfesten Beispielen zu erreichen, EPI
angehoben, das Reifenmaß erniedrigt und ein niedrigeres Reifengewicht
erreicht. Beim Aufbau 2 hatten die ultrazugfesten Filamente einen
größeren Durchmesser und EPI wurde erhöht, um gleiche Festigkeit beizube¬
halten. Gleichzeitig waren sowohl das Reifenmaß als auch das
Reifengewicht niedriger.
-
Die nachstehende Tabelle 6 vergleicht den bisherigen Aufbau zusammen
mit einer Vorteilsanalyse bei Leicht-LKW-Radialreifen mit zwei Gürteln
vom Typ LT215/85R16 LR-D, wie sie in Fig. 1 gezeigt sind. Die bisherige
Gürtelstruktur enthält Zweischicht-Gürtel mit hochzugfesten 2 +
2-Seilgestaltungen und die neu offenbarte enthält Zweischicht-Gürtel mit ultrazugfesten
Seilgestaltungen. Drei Prüflinge mit ultrazugfestem Aufbau sind
mit (a) gleicher Festigkeit, niedrigerem Reifenmaß, höherer EPI und
niedrigerem Reifengewicht im Prüfling 1; (b) gleicher Festigkeit, gleichem
Reifenmaß, niedrigerer EPI und niedrigerem Reifengewicht im Prüfling 2 und
(c) höherer Festigkeit, gleichem Reifenmaß, gleicher EPI und gleichem
Reifengewicht im Prüfling 3 versehen.
-
Bei Prüfling 1 wurden die 2 + 2 · 0,30 HT-Gestaltungen der Gürtel 1 und 2
beide durch eine einfachere 2 · 0,35 UT-Gestaltung ersetzt. In jedem Fall
wurde EPI erhöht. Trotzdem wurde gleiche Festigkeit mit bedeutsamen
Einsparungen beim Reifengewicht und einem niedrigeren Reifenmaß
erreicht. Bei Prüfling 2 wurden die 2 + 2 · 0,30 HT-Gestaltungen von Gürtel 1
und Gürtel 2 jeweils durch 2 + 2 · 0,30 UT-Gestaltungen ersetzt. In jedem
Fall wurde EPI vermindert bei Aufrechterhaltung einer gleichen Festigkeit,
eines gleiches Reifenmaßes und einer Herabsetzung des Reifengewichts.
Bei Prüfling 3 wurden die 2 + 2 · 0,30 HT-Gestaltungen von Gürtel 1 und
Gürtel 2 wiederum durch 2 + 2 · 0,30 UT-Gestaltungen ersetzt. Jedoch blieb
in jedem Fall EPI gleich. Das Ergebnis war eine bedeutsam erhöhte
Festigkeit, während das Reifenmaß und das Reifengewicht gleich blieben.
TABELLE 6 VORTEILE VON ULTRAZUGFESTEM STAHLKORD
BEI GÜRTELN FÜR LEICHT-LKW-RADIALREIFEN
LT215/85R16 LR-D
-
Die nachfolgende Tabelle 7 vergleicht den gegenwärtigen Aufbau
zusammen mit einer Vorteilsanalyse von Leicht-LKW-Reifen mit zwei Gürteln
vom Typ LT235/85R16 LR-E, wie sie in Fig. 1 gezeigt und in Tabelle 7
aufgeführt sind. Die bisherige Gürtelstruktur enthält Zweilagengürtel mit
superzugfesten 2 + 2-Seilgestaltungen und die neu offenbarte
Zweilagengürtel enthalten ultrazugfeste Seilgestaltungen. Drei Prüflinge von
ultrazugfestem Aufbau mit (a) gleicher Festigkeit, niedrigerem Reifenmaß,
höherer EPI und niedrigerem Reifengewicht in Prüfling 1; (b) gleicher
Festigkeit, gleichem Reifenmaß, niedrigerer EPI und niedrigerem
Reifengewicht in Prüfling 2 und (c) höherer Festigkeit, gleichem Reifenmaß,
gleicher EPI und gleichem Reifengewicht in Prüfling 3.
-
Bei Prüfling 1 wurden die 2 + 2 · 0,35 ST-Gestaltungen der Gürtel 1 und 2
beide durch eine 2 + 2 · 0,30 UT-Gestaltung ersetzt. In jedem Fall wurde EPI
erhöht. Trotzdem wurde gleiche Festigkeit mit bedeutsamen Einsparungen
bei Reifengewicht und einem niedrigeren Reifenmaß erreicht. Bei Prüfling
2 wurden die 2 + 2 · 0,35 HT-Gestaltungen von Gürtel 1 und 2 jeweils durch
2 + 2 · 0,35 UT-Gestaltungen ersetzt. In jedem Falle nahm EPI ab unter
Aufrechterhaltung einer gleichen Festigkeit, eines gleichen Reifenmaßes
und einer Herabsetzung des Reifengewichts. Bei Prüfling 3 wurden die
2 + 2 · 0,35 ST-Gestaltungen von Gürtel 1 und 2 wiederum durch 2 + 2 · 0,35
UT-Gestaltungen ersetzt. Jedoch blieb in jedem Fall EPI gleich. Das
Ergebnis war eine erhöhte Festigkeit, während das Reifenmaß und das
Reifengewicht gleich blieben.
TABELLE 7 VORTEILE VON ULTRAZUGFESTEM STAHLKORD
BEI GÜRTELN FÜR LEICHT-LKW-RADIALREIFEN
LT215/85R16 LR-E
-
Die nachstehende Tabelle 8 vergleicht einen bisherigen Zweilagen-PKW-
Reifen P225/P75R15 mit einer ultrazugfesten Lagenstruktur. Mit dem
Prüfling 1 wurde gleiche Festigkeit mit niedrigerem Reifenmaß, einer
Erhöhung der EPI und einem leichten Gewichtsanstieg erreicht. Mit Prüfling
2 wurde gleiche Festigkeit mit niedrigerem Reifenmaß, gleicher EPI und
einer Abnahme des Reifengewichts erreicht.
-
Bei Prüfling 1 wurden die 1100/2 Polyester-Konfiguration der Lagen 1
und 2 durch eine 2 · 0,18 UT-Gestaltung ersetzt. In diesem Falle stieg EPI
an bei Aufrechterhaltung einer gleichen Festigkeit, einer Erniedrigung des
Reifenmaßes und des Reifengewichts. Bei Prüfling 2 wurde die 1100/2
Polyester- Gestaltung der Lagen 1 und 2 durch eine 3 · 0,18 UT-Gestaltung
ersetzt. In diesem Fallle blieb die Festigkeit und EPI konstant bei
Herabsetzen des Reifenmaßes und des Reifengewichts.
TABELLE 8 VORTEILE VON ULTRAZUGFESTEM STAHLKORD
FÜR LAGEN VON PKW-REIFEN
P225/74R15
-
Tabelle 9 vergleicht einen bisherigen Zweilagen-Polyester-Aufbau mit
einem ultrazugfesten Aufbau eines Leicht-LKW-Radialreifen vom Typ
LT235/85R16 mit einem Lastbereich E. Bei dem Prüfling wurde gleiche
Festigkeit aufrecht erhalten mit Erreichen eines niedrigeren
Reifengewichts und niedrigeren Reifenmaßes. Wenn die 1440/3 Polyester-
Konfiguration der Lagen 1 und 2 durch 1 + 5 · 0,18 UT-Gestaltungen ersetzt
wurden, nahm EPI leicht zu, und bei einer Herabsetzung des
Reifengewichts und des Reifenmaßes wurde eine gleiche Festigkeit erreicht.
TABELLE 9 VORTEILE VON ULTRAZUGFESTEM STAHLKORD
FÜR LAGEN VON LEICHT-LKW-RADIALREIFEN
LT235/85R16 LR-E
-
Die nachfolgende Tabelle 10 vergleicht den bisherigen Aufbau plus einer
Vorteilsanalyse von Mittel-LKW-Radialreifen mit 4 Gürteln der Bauart
11R24.5 LR-G, wie sie in Fig. 2 gezeigt sind. Bei Prüfling 1 enthält die
bisherige Gürtelstruktur vier Gürtellagen von superzugfester 3 +
2-Seilgestaltung und eine Lage von hoch-festem 3 · 0,22/9 · 0,20 + 1-Seil. Die neu
offenbarten vier Lagengürtel und die Einzellage enthalten 3 + 2 · 0,33-
ultrazugfest für jeden Gürtel und 1 · 0,24/6 · 0,22 + 1 UT für die Lage. Man
bemerke, dass EPI bei den Gürteln 1 und 4 und Gürteln 2 und 3 jeweils
bei den bisherigen und neuen Aufbauten gleich geblieben ist, während EPI
bei der neuen Läge anstieg. Die bei der Verwendung der ultrazugfesten
Gestaltungen erreichten Vorteile sind ein Anstieg im Abstand der Gürtel 2
und 3, eine Reifengewichtsverringerung, eine Reifenkostenverringerung
und verbesserter Korrosionswiderstand in der Lage.
-
Mit Bezug auf Prüfling 2 wurden die Gürtel der bisherigen Gestaltungen
durch Gürtel mit einer 3 + 4 · 0,38 UT-Gestaltung und kleinerer EPI als in
den gegenwärtigen Gürteln ersetzt. Die 3 · 0,22/9 · 0,20 + 1
HT-Seilgestaltung in der Lage wird ersetzt durch eine 1 · 0,24/6 · 0,22 + 1
UT-Seilgestaltung in der Lage. Der Vorteil der Gestaltung des Prüflings 2 sind ein
bedeutsamer Anstieg im freien Abstand bei den Gürteln 2 und 3,
Verringerung des Reifengewichts und der Reifenkosten, verbesserter
Korrosionswiderstand der Lage und Einzeldrahtaufbau, der auf alle Lastbereiche für
Mittel-LKW-Radialreifen anwendbar ist.
TABELLE 10 VORTEILE VON ULTRAZUGFESTEM STAHLFÜR MITTEL-LKW-RADIALREIFEN
11824.5 LR-G
-
Die nachfolgende Tabelle 11 vergleicht den bisherigen Aufbau mit einer
Vorteilsanalyse von Mittel-LKW-Radialreifen mit vier Gürteln des Typs
11R24.5 LR-H, wie er in Fig. 2 gezeigt ist. Beim Prüfling 1 enthält die
bisherige Gürtelstruktur vier Lagengürtel mit superzugfesten 3 + 2- und
3 + 3-Seilgestaltungen und einer Lage mit 3/9/15 · 0,175 + 1 HT-Seilen. Die
neu offenbarten vier Schichtgürtel und die Einzellage enthalten bei den
Gürteln 1 und 4 3 + 2 · 0,33 UT, bei den Gürteln 2 und 3 3 + 3 · 0,33 UT und
bei der Lage 3 · 0,22/9 · 0,20 + 1 UT. Man bemerke, dass EPI der Gürtel 1
und 4 und der. Gürtel 2 und 3 bei den bisherigen und den neuen
Aufbauten jeweils gleich bleiben, während EPI bei den neuen Lagenaufbauten
zunimmt. Die durch den Einsatz von ultrazugfesten Gestaltungen
erreichten Vorteile sind Vergrößerung des Abstands bei den Gürteln 2 und
3, Verringerung des Reifengewichts und der Reifenkosten.
-
Beim Prüfling 2 wurden die Gürtel der bisherigen Gestaltungen durch
Gürtel mit einer 3 + 4 · 0,38 UT-Gestaltung und geringerer EPI als bei den
bisherigen Gürteln ersetzt. Die 3/9/15 · 0,175 + 1 HT-Seilgestaltung in der
Lage wird in der neuen Lage durch eine 3 · 0,22/9 · 0,20 + 1
UT-Seilgestaltung ersetzt. Der Vorteil der Gestaltungen des Prüflings 2 besteht aus
einem bedeutsamen Anstieg des Abstands bei den Gürteln 2 und 3, einer
Verringerung des Reifengewichts, der Reifenkosten und einem
Einzelgürtel-Drahtaufbau, der für alle Lastbereiche bei dem
Mittel-LKW-Radialreifen anwendbar ist.
TABELLE 7.1 VORTEILE VON ULTRAZUGFESTEM STAHL
FÜR MITTEL-LKW-RADIALREIFEN
11R24.5 LR-H
-
Durch Benutzen von ultrazugfesten Stahlfilamenten von mindestens 4000
MPa bei 0,20 mm Durchmesser wurden verschiedene Optionen bei der
Stahlkordauslegung für Gelände (OTR) Luftreifen verfügbar, wie in der
nachstehenden Tabelle 12 beschrieben wird. Eine Verwendung der
hochspannungsfesten Materialien, kombiniert mit Vereinfachungen und/oder
Variationen des bisherigen Stahlkordaufbaues erfüllen die
OTR-Anforderungen von höherer Inch-Festigkeit bei gleichzeitiger Erhöhung der
Abstandsfläche zwischen den Korden. Z. B. ist, wie in Tabellen 3 und 13
gezeigt, der bisher verwendete Stahlkord-Seilaufbau für die
Lagenverstärkung in OTR-Reifen für die Größe 36.00R51 und größer 7 · 19 · 0,20 + 1 HT.
Die Filament-Zugfestigkeit wird angegeben als 3300 MPa bei 0,20 mm
Filamentdurchmesser. Die durchschnittliche Seilbruchlast beträgt 11.600
N und wird bei 6,4 Enden/inch benutzt, so dass sich eine Inch-Festigkeit
von 74.240 N ergibt, was die Auslegungsanforderung von 73.975 N erfüllt.
Das Seilmaß von 3,0 mm ergibt einen Abstand von 0,965 mm.
-
Ein wichtigerer Auslegungsparameter, der in einem verstärkten
Elastomer-Verbund verändert werden kann, ist die Endenzahl in Enden pro Inch
(EPI), d. h. die Zahl von Korden pro Längeneinheit in der Querrichtung zu
der Richtung, in der das Elastomer verstärkt wird. Die nachfolgende
Tabelle 12 listet Beispiele von bisherigen hochzugfesten Aufbauten und
möglichen ultrazugfesten Aufbauten auf, siehe Prüflinge 1-3 und Fig. 15
und 16, welche das allgemeine Anwachsen des Abstands darstellt, da die
erhöhte Festigkeit der ultrazugfesten Proben eine Herabsetzung der EPI
zuließ. Beim anderen Extrem wird, da der Korddurchmesser herabgesetzt
und die Endenzahl erhöht wird, um sie zu versetzen, der Abstand
verkleinert. Allgemein muss ein Minimal-Abstand von 0,46 mm (0,018")
aufrechterhalten werden, um gutes Durchdringen des Elastomers zwischen
den Korden zu ergeben, wenn diese so eingebettet sind. Dieser minimale
Abstand ist besonders mit dem Kordaufbau mit kleinerem Durchmesser
und einfacherer Gestaltung (weniger Filamente in einem Kord) bei den
Prüflingen 1, 2 und 3 erreichbar.
TABELLE 13
-
Die Prüflinge 1, 2 und 3 erfüllen die Reifenauslegungs-Anforderungen von
74 240 N Inch-Festigkeit für OTR-Reifen 36.00R51 bis 40.00R57, während
gleichzeitig in allen Fällen ein vergrößerter Abstand (mehr als 0,96 mm)
geschaffen wird. Dieser vergrößerte Abstand erlaubt bessere
Kautschukdurchdringung zwischen den Korden, wodurch sich ein größerer
Durchschlag ergibt. Zusätzlich besitzt der Prüfling 1 bei Benutzung mit 6,4 EPI
(nicht gezeigt) einen Abstand von 0,965 mm zwischen den Korden (wie bei
dem bisherigen Aufbau), während eine Inch-Festigkeit von 83 200 N
geschaffen wird. Dieser Inch-Festigkeitswert übersteigt die Anforderung von
79 800 N/inch für einen neuen größeren OTR-Reifen der Größe 44.00
R57.
-
Es ergibt sich, dass hier gemäß dieser Erfindung ein
Streifen-Vorratsmaterial geschaffen wurde, das mit Stahl-Einzelfilamenten oder -Korden zur
Verwendung in einem Reifen verstärkt wurde. Der Streifen verstärkten
Materials für Reifen erfüllt die Ziele, Mittel und Vorteile, wie sie eingangs
genannt worden sind.