DE69315106T2

DE69315106T2 - Reifenkord und Reifen

Info

Publication number: DE69315106T2
Application number: DE69315106T
Authority: DE
Inventors: Yutaka Sakon
Original assignee: Sumitomo Rubber Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Rubber Industries Ltd
Priority date: 1992-03-09
Filing date: 1993-03-08
Publication date: 1998-03-05
Anticipated expiration: 2013-03-09
Also published as: JPH05247860A; US5410868A; DE69315106D1; EP0560564A1; US5327713A; EP0560564B1; JP3538205B2

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen pneumatischen Reifen einschließlich eines Cords zur Verwendung als eine Verstärkung, z.B. Karkassencorde, Gürtelcorde oder dergleichen.
In Hochleistungsreifen für Lastwagen und Busse, d.h. für Nutzfahrzeuge, und besonders zur Verwendung als deren Laufflächenverstärkungen, werden normalerweise Stahlcorde mit einem 1X12-Aufbau, wie in Fig. 6 gezeigt ist, einem 3+6-Aufbau, wie in Fig. 5 gezeigt ist, oder einem 3+9-Aufbau verwendet, wie in Fig. 4 gezeigt ist.
Bei dem 3+6-Aufbau sind drei innere Filamente (FC) in einer Richtung verdreht, und sechs äußere Filamente (FB) sind in der Umkehrrichtung zu der Verdrehungsrichtung der drei inneren Filamente (FC) verdreht. D.h. wenn die äußeren Filamente (FB) in der S-Richtung sind, sind dementsprechend die inneren Filamente (FC) in der Z-Richtung, oder umgekehrt.
Bei dem 1X12-Aufbau ist jedoch ein Eindringen des Überzugsgummis in den Cord hinein nicht gut, und ein Trerinversagen von dem Gummi neigt dazu aufzutreten.
Bei dem 3+9-Aufbau ist das Eindringen des Überzugsgummis in den Cord hinein auch nicht gut, und die Haftung des Cords an seinem Überzugsgummi ist mangelhaft.
Bei dem 3+6-Aufbau ist, wenn die für Hochleistungsverwendung geforderte Festigkeit vorgesehen ist, der Corddurchmesser unausweichlich groß, und das Reifengewicht ist dementsprechend auch unausweichlich gesteigert.
Bei dem 3+9-Aufbau und dem 3+6-Aufbau neigen die Stahlifiamente ferner dazu abgenutzt zu werden, und der Cord kann zuletzt gebrochen werden, wenn der Stahlcord als spannungswiderstehende Bauteile (z.B. als Gürtelcorde) verwendet und der Reifen einer harten Betriebsbedingung ausgesetzt wird, wie hohem Druck, schwerer Last und hoher Geschwindigkeit.
Ein pneumatischer Reifen mit den Merkmalen, wie sie in dem kennzeichnenden Teil von Anspruch 1 erwähnt sind, ist aus FR-A-2 487 866 bekannt.
Es ist ein Ziel der vorliegenden Erfindung, einen leichten Reifencord vorzusehen, der bei dem Eindringen seines Überzugsgummis verbessert ist, und bei dem verhindert wird, daß die Filamente bei schwerer Verwendung abgenutzt werden.
Es ist ein anderes Ziel der vorliegenden Erfindung, einen Reifen vorzusehen, der mit solchen verbesserten Corden als seinen Verstärkungen versehen ist, z.B. als Gürtelcorde, Karkassencorde oder dergleichen.
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung umfaßt ein pneumatischer Reifen einen Laufflächenabschnitt, ein Paar axial beabstandeter Wulstabschnitte mit einem Wulstkern darin, ein Paar Seitenwandabschnitte, die sich zwischen den Laufflächenrändern und den Wulstabschnitten erstrecken, eine Karkasse umfassend eine Lage aus Stahlcorden, die sich zwischen den Wulstabschnitten erstreckt und um die Wulstkerne herum umgeschlagen ist, um einen Hochlagenumschlagsaufbau aufzuweisen, wobei jede Lage aus Corden Corde umfaßt, die drei innere Stahlmonofliamente, die einen ersten Durchmesser aufweisen und die miteinander verdreht sind, um einen Kern zu bilden, und sieben äußere Stahlmonofilamente umfassen, die einen zweiten Durchmesser aufweisen und die um den Kern herum verdreht sind, wobei die Richtung der Verdrehung der inneren Stahlmonofilamente die gleiche wie diejenige der äußeren Stahlmonofilamente ist, die Teilung der Verdrehung der inneren Stahlmonofilamente von derjenigen der äußeren Stahlmonofilamente unterschieden ist, der zweite Durchmesser größer als der erste Durchmesser ist, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Durchmesser und der zweite Durchmesser in dem Bereich von 0,15 bis 0,23 mm liegen, die benachbarten äußeren Stahlmonofilamente dazwischen mit einem Zwischenraum versehen sind, dessen Mittelwert 0,03 mm bis 0,7 mm beträgt, mit einer Cordzahl derart, daß die Summe der Flächen der Corde nicht mehr als 80 % der gesamten Fläche der Lage beträgt, wenn sie normal zu einer Ebene betrachtet wird, in der die Corde angeordnet sind, und mit einem Überzugsgummi überzogen, der einen komplexen Elastizitätsmodul E* in dem Bereich von 70 bis 150 kfg/cm² aufweist, wenn bei einer Temperatur von 70 Grad C und einer 10 Hz Sinuswelle mit 2 % Amplitude gemessen wird.
Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden nun beispielhaft und in Verbindung mit den begleitenden Zeichnungen beschrieben, in denen:
Fig 1 eine Querschnittsansicht eines Cords gemäß der vorliegenden Erfindung ist;
Fig. 2 eine Querschnittsansicht eines anderen Cords gemäß der vorliegenden Erfindung ist;
Fig. 3 eine Querschnittsansicht eines Reifens gemäß der vorliegenden Erfindung ist; und
Fig. 4, 5 und 6 Querschnittsansichten sind, wobei jede einen Stahlcord nach dem Stand der Technik zeigt.
In Fig. 1 umfaßt ein Stahlcord 1 drei innere Stahlmonofilamente FC, die einen zentralen Kern C festlegen, und sieben äußere Stahimonoffiamente FB, die eine Umhüllung B um den Kern C herum festlegen.
Die inneren und äußeren Monofilamente FC und FB sind aus einem Kohlenstoffstahl hergestellt, dessen Kohlenstoffgehalt 0,67 bis 0,75 % beträgt, und sind durch Drahtziehen gebildet.
Der Durchmesser dc der inneren Monofilamente FC und der Durchmesser db der äußeren Monoffiamente FB liegen in dem Bereich von 0,15 bis 0,28 mm.
Wenn der Durchmesser weniger als 0,15 mm beträgt, vermindert sich die Cordfestigkeit. Wenn der Durchmesser mehr als 0,28 mm beträgt, wird die Steifigkeit der Lage groß, die aus einem solchen Cord hergestellt ist, und die Verarbeitbarkeit wird mangelhaft, und ferner vermindert sich die Haltbarkeit gegen wiederholte Biegeverformung.
Der Durchmesser db der äußeren Monofilamente FB ist größer als der Durchmesser dc der inneren Monoffiamente FC, so daß der Prozentsatz der ganzen Querschnittsfläche der inneren und äußeren Monofilamente von der wahrnehmbaren Querschnittsfläche des Cords ansteigt und die Cordfestigkeit maximiert ist. Demzufolge ist der Durchmesser des Cords vermindert, um die Dicke der Lage zu vermindern und dadurch das Cordgewicht zu vermindern.
Die drei inneren Monofilamente FC sind in einer ersten Richtung zusammen verdreht. Die sieben äußeren Monofilamente FB sind um die inneren Monofilamente FC herum in der gleichen Richtung wie die erste Verdrehungsrichtung der inneren Monoffiamente FC verdreht.
D.h. wenn die inneren Monofilamente FC in der S-Richtung sind, sind die äußeren Monofilamente FB in der gleichen S-Richtung (um S/S zu ergeben), oder umgekehrt (Z/Z).
Deshalb wird verhindert, daß die inneren Monoffiamente und die äußeren Monofilamente über- und gegeneinander abgenutzt werden.
Die Verdrehungsteilung der inneren Monoffiamente FC ist jedoch von der Verdrehungsteilung der äußeren Monofilamente FB verschieden.
Bei dieser Ausführungsform liegt die Verdrehungsteilung der inneren Monofilamente FC in dem Bereich von 5,0 bis 6,0 mm.
Die Verdrehungsteilung der äußeren Monofilamente FB liegt in dem Bereich von 12,0 bis 14,0 mm.
Die Verdrehungsteilung der äußeren Monofilamente FB beträgt zwei oder mehr mal derjenigen der inneren Monofilamente FC. D.h. die äußere Teilung ist größer als die innere Teilung bei dieser Ausführungsform Diese Beziehung kann jedoch umgekehrt werden.
Ferner ist zwischen den benachbarten äußeren Monofilamenten FB ein Zwischenraum (g) vorgesehen, dessen Mittelwert nicht weniger als 0,03 mm beträgt, wodurch das Gummieindringen in den Cord hinein verbessert ist.
Wenn der mittlere Zwischenraum weniger als 0,03 mm beträgt, wird das Eindringen des Überzugsgummis in die inneren Monofilamente FC hinein unzureichend, und demzufolge wird die Haftung minderwertig, und ein Korrosionswiderstand vermindert sich.
Der mittlere Zwischenraum (g) wird festgesetzt, daß er nicht mehr als 1,0 mm beträgt, und mehr bevorzugt, daß er nicht mehr als 0,7 mm beträgt, um eine konstruktive oder geometrische Stabilität für den Cord vorzusehen.
Fig. 2 zeigt eine Modifikation des Cords 1, der in Fig. 1 gezeigt ist, worin mindestens ein, bei dieser Ausführungsform nur ein, Einwicklungsfilament FR um die sieben äußeren Monofilamente FB herum in der umgekehrten Verdrehungsrichtung zu der Verdrehungsrichtung der inneren und äußeren Monofilamente gewickelt ist.
Für das Einwicklungsfilament FR können Stahl oder organische Fasermaterialien verwendet werden.
Fig. 3 zeigt einen Reifen 2, bei dem die oben erläuterten Corde 1 als Verstärkungen verwendet werden.
Der Reifen 2 umfaßt einen Laufflächenabschnitt 3, ein Paar axial beabstandeter Wulstabschnitte 5, jeder mit einem Wulstkern 5A darin, ein Paar Seitenwände 4, die sich zwischen den Laufflächenrändern und den Wulstabschnitten 5 erstrekken, eine Karkasse 6, die sich zwischen den Wulstabschnitten 5 erstreckt und um die Wulstkerne 5A herum umgeschlagen ist, Gürtel 7 und 8, die radial außerhalb der Karkasse 6 und innerhalb einer Gummilauffläche angeordnet sind.
Bei dieser Ausführungsform umfaßt die Karkasse 6 eine Lage aus den Stahlcorden 1. Der Breakergürtel 7 umfaßt zwei Lagen aus den Stahlcorden 1.
In den Gewebeschichten der Karkasse 6 und des Breakergürtels 7 weist der Überzugsgummi ein komplexes Elastizitätsmodul E* in dem Bereich von 70 bis 150 kgf/cm² auf, wo der komplexe Elastizitätsmodul E* durch einen Viskoelastizitätsspektrometer vom Hersteller Iwamoto Seisakusyo unter den folgenden Bedingungen gemessen wird: 10 Hz Sinuswelle mit 2 % Amplitude und einer Temperatur von 70 Grad C.
Wenn der Modul außerhalb des oben erwähnten Bereichs liegt, wird der Kautschukfluß während einer Reifenvulkanisation unzureichend.
Bevorzugt ist die Cordzahl für die Corde 1 in jeder Lage 2 derart, daß die Summe der Flächen der Corde nicht mehr als 80 % der gesamten Fläche der Lage beträgt, wenn sie normal zu der Ebene betrachtet wird, in der die Corde eingerichtet sind.
Wenn die Summe mehr als 80 % beträgt, wird es schwierig die Lage herzustellen, und ihre Verarbeitbarkeit vermindert sich.
Nebenbei bemerkt wird, um das Eindringen des Überzugsgummis zu fördern, der auf den Reifen während einer Reifenvulkanisation aufgebrachte Innendrück bevorzugt bei mehr als 20,0 kgf/cm² festgesetzt.
Der Cord 1 gemäß der Erfindung kann in einer wulstverstärkenden Schicht 9 verwendet werden, die in jedem Wulstabschnitt 5 entlang der äußeren Oberfläche der Karkasse 6 angeordnet ist.
Ferner wird der Cord 1 gemäß der Erfindung bevorzugt in einem sogenannten Hochlagenumschlags- (HPTU-) Aufbau verwendet, da die Lage bei Dicke und Gewicht vermindert werden kann.
Testreifen der Größe 7.50R16, 10.00R20 und 11R22.5 (d.h. Nutzfahrzeugreifen für Lastwagen oder Busse), die den in Fig. 3 gezeigten Aufbau aufweisen, wurden hergestellt, wobei Beispielcorde der Erfindung und Corde nach dem Stand der Technik als Karkassencorde (Tabelle 1), Breakergürtelcorde (Tabelle 2) und Wulstverstärkungsschichtcorde (Tabelle 3) verwendet wurden. Dann wurden die folgenden Tests durchgeführt. Die Testergebnisse sind in Tabelle 1, Tabelle 2 und Tabelle 3 gezeigt.

A) Luftübertragung

Der Cord wurde aus dem Reifen zusammen mit seinem umgebenden Überzugsgummi herausgenommen, und der Cord wurde in eine Länge von 60 mm geschnitten. Dann wurde das Volumen seiner Luft gemessen, das von einem Ende des Cords in einer Minute herausströmen gelassen wurde, wenn auf das andere Ende Luft bei 2 kgf/cm² Druck aufgebracht wurde.
Die Ergebnisse werden durch einen Index angezeigt, der darauf basiert, wenn der Ref. 1 (Karkasse), Ref. 11 (Gürtel) und Ref. 21 (wulstverstärkende Schicht) bei 100 festgesetzt sind. Je kleiner der Wert, desto besser das Gummieindringen.

B) Korrosionswiderstand

Nachdem der Reifen für ein vollständiges Anfangslaufflächenleben gefahren worden ist, wurden fünf Corde von jedem Reifen bei verschiedenen axialen Positionen genommen, und die Corde wurden auf Korrosion bei Abständen von 2 bis 4 cm untersucht. Die Korrosion, wenn vorhanden, wurde in zehn Stufen bewertet, und die Ergebnisse werden durch einen Index angezeigt, der auf denjenigen von Ref. 1, Ref. 11 und Ref. 21 basiert, die 100 betragen. Je größer der Index, desto größer die Korrosion. Das Anfangslaufflächenleben wurde dann angenommen, wenn die Tiefe der Hauptumfangsrille sich auf 40 % vermindert hatte.

C) Abnutzung

Zu der gleichen Zeit und auf die gleiche Weise wie der Korrosionswiderstandstest wurde der Cord auf Abnutzung untersucht. Die Abnutzung, wenn vorhanden, wurde in zehn Stufen bewertet, und die Ergebnisse werden durch einen Index angezeigt, der für Ref. 1, Ref. 11 und Ref. 21 als 100 festgesetzt ist. Je größer der Index, desto größer der Schaden.
Wie oben erläutert ist, ist mit dem Reifencord gemäß der vorliegenden Erfindung das Eindringen von Überzugsgummi verbessert, und es wird verhindert, daß sich die Filamente gegeneinander abnutzen. Ferner kann der Corddurchmesser verringert werden. Deshalb kann der Cord, wenn er als Reifenverstärkungen wie Karkassencorde, Gürtelcorde, wulstverstärkende Corde oder dergleichen verwendet wird, die Reifenhaltbarkeit verbessern und das Reifengewicht verringern. TABELLE 1 - Karkassencord TABELLE 2 - Gürtelcord TABELLE 3 - Wulstverstärkender Cord

Claims

1. Pneumatischer Reifen umfassend einen Laufflächenabschnitt (3), ein Paar axial beabstandeter Wulstabschnitte (5) mit einem Wulstkern (5A) darin, ein Paar Seitenwandabschnitte (4), die sich zwischen den Laufflächenrändern und den Wulstabschnitten erstrecken, eine Karkasse (6) umfassend eine Lage aus Stahlcorden (1), die sich zwischen den Wulstabschnitten (5) erstreckt und um die Wulstkerne (5A) herum umgeschlagen ist, um einen Hochlagenumschlagsaufbau aufzuweisen, wobei jede Lage aus Corden Corde umfaßt, die drei innere Stahlmonofilamente, die einen ersten Durchmesser (dc) aufweisen und die miteinander verdreht sind, um einen Kern zu bilden, und sieben äußere Stahlmonofilamente umfassen, die einen zweiten Durchmesser (db) aufweisen und die um den Kern herum verdreht sind, wobei die Richtung der Verdrehung der inneren Stahlmonofilamente die gleiche wie diejenige der äußeren Stahlmonofilamente ist, die Teilung der Verdrehung der inneren Stahlmonofilamente von derjenigen der äußeren Stahlmonofilamente unterschieden ist, der zweite Durchmesser (db) größer als der erste Durchmesser (dc) ist, dadurch gekennzeichnet daß der erste Durchmesser (dc) und der zweite Durchmesser (db) in dem Bereich von 0,15 bis 0,23 mm liegen, die benachbarten äußeren Stahlmonofilamente dazwischen mit einem Zwischenraum versehen sind, dessen Mittelwert 0,03 mm bis 0,7 mm beträgt, mit einer Cordzahl derart, daß die Summe der Flächen der Corde nicht mehr als 80 % der gesamten Fläche der Lage beträgt, wenn sie normal zu einer Ebene betrachtet wird, in der die Corde angeordnet sind, und überzogen mit einem Überzugsgummi, der einen komplexen Elastizitätsmodul E* in dem Bereich von 70 bis 150 kgf/cm² aufweist, wenn bei einer Temperatur von 70 Grad C und einer 10 Hz Sinuswelle mit 2 % Amplitude gemessen wird.

2. Reifen nach Anspruch 1, bei dem jeder Stahlcord ferner mindestens ein äußerstes Monofilament umfaßt, das um die verdrehten sieben äußeren Monoffiamente herum gewickelt ist.

3. Reifen nach Anspruch 1 oder 2, bei dem die Laufflächenabschnitte mit einem Gürtel (7) versehen sind, der radial außerhalb der Karkasse (6) und innerhalb einer Gummilauffläche angeordnet ist, wobei der Gürtel (7) eine Lage aus Stahlcorden (1) umfaßt, welche die gleiche Konstruktion wie die Stahlcorde der Karkassenlage aufweisen, die Stahlcorde in der Gürtellage mit einem Überzugsgummi überzogen sind, der einen komplexen Elastizitätsmodul E* in dem Bereich von 70 bis 150 kgf/ cm² aufweist, wenn bei einer Temperatur von 70 Grad C und einer 10 Hz Sinuswelle mit 2 % Amplitude gemessen wird, die Cordzahl für die Stahlcorde in der Gürtellage derart ist, daß die Summe der Flächen der Corde nicht mehr als 80 % der gesamten Fläche der Lage beträgt, wenn sie normal zu einer Ebene betrachtet wird, in der die Corde angeordnet sind.

4. Reifen nach Anspruch 1, 2 oder 3, bei dem jeder Wulstabschnitt (5) mit einer wulstverstärkenden Schicht (9) darin versehen ist, die sich entlang der äußeren Oberfläche der Karkasse (6) erstreckt, wobei die wulstverstärkende Schicht (9) aus Stahlcorden zusammengesetzt ist, welche die gleiche Konstruktion wie die Stahlcorde der Karkassenlage aufweisen.