DE10122812A1

DE10122812A1 - Pneumatic tire for high speeds, has bandage layers between breaker layers and tread with some cords having a shape-memory effect

Info

Publication number: DE10122812A1
Application number: DE2001122812
Authority: DE
Inventors: Mehmet Sadettin Fidan
Original assignee: Continental AG
Current assignee: Continental AG
Priority date: 2001-05-10
Filing date: 2001-05-10
Publication date: 2002-11-28

Abstract

Breaker layers (3,4) with rubberized reinforcing cord are located between a tread layer and the tire carcass. Single or multi layer bandage layers (5,6) lying between the tread and breaker layers cover the breaker layer edges. Reinforcing cords in the bandages comprise at least a proportion of cords made from an alloy with a shape-memory effect which shrinks when the phase transition temperature is exceeded.

Description

Die Erfindung betrifft einen Fahrzeugluftreifen mit einer Radialkarkasse, die im Wulstbereich durch Umschlingen zugfester Wulstkerne verankert ist, mit einem radial außen befindlichen, Profilrillen aufweisenden Laufstreifen, mit einem zwischen dem Laufstreifen und der Karkasse befindlichen Gürtel aus wenigstens einer Gürtellage mit gummierten Festigkeitsträgern und mit einer zwischen Laufstreifen und Gürtel angeordneten ein- oder mehrlagigen Gürtelbandage aus parallel und im Wesentlichen in Reifenumfangsrichtung verlaufenden Festigkeitsträgern, die zumindest die Gürtelränder abdeckt.The invention relates to a pneumatic vehicle tire with a radial carcass, which in Bead area is anchored by looping tensile bead cores, with a radial external treads with tread grooves, with a between the Tread and the carcass belt with at least one belt layer rubberized reinforcements and with a between tread and belt arranged single or multi-layer belt bandage from parallel and essentially in Tire circumferential reinforcements that at least the belt edges covers.

Bei Fahrzeugluftreifen treten beim Lauf mit hoher Fahrgeschwindigkeit hohe Zentrifugalkräfte auf, die zu Deformationen, d. h. speziell zu Durchmesservergrößerungen, des Reifens im Laufstreifenbereich und dort besonders im Schulterbereich führen können. Das Ausmaß der Deformationen ist nicht über die gesamte Reifenbreite gleich, sondern durch die Steifigkeitsunterschiede des Gürtels an den Schultern besonders ausgeprägt. Durch Walk- und Fliehkräfte im Zusammenspiel mit unterschiedlichen Steifigkeiten kommt es insbesondere im Hochgeschwindigkeitsbereich auch zu Temperaturerhöhungen vor allem in den Reifenschultern, die durch die Deformationen noch verstärkt werden, und es kann zu Ablöseerscheinungen kommen. Zusätzlich kann die sich ergebende Formänderung in der mit der Fahrbahn in Berührung kommenden Fläche nach sich ziehen, dass der Reifen Handling- und Griffeinbußen erleidet.In pneumatic vehicle tires, high speeds occur when running at high driving speed Centrifugal forces leading to deformations, d. H. especially for enlarging the diameter, of the tire in the tread area and there especially in the shoulder area. The extent of the deformations is not the same across the entire tire width, but rather particularly pronounced due to the differences in stiffness of the belt on the shoulders. Through flexing and centrifugal forces in interaction with different stiffnesses There are also temperature increases, particularly in the high-speed range especially in the tire shoulders, which are reinforced by the deformations, and there may be signs of detachment. In addition, the resulting Change the shape of the surface in contact with the road, that the tire suffers from handling and grip losses.

Um die Deformationen durch Zentrifugalkräfte zu vermeiden oder zu vermindern, ist es daher üblich geworden, zumindest für höhere Geschwindigkeiten vorgesehene Fahrzeugluftreifen mit einer Gürtelbandage zu versehen. In order to avoid or reduce the deformations by centrifugal forces, it is therefore become common, at least for higher speeds To provide pneumatic vehicle tires with a belt bandage.

Derartige Gürtelbandagen werden z. B. in der DE 35 05 240 A1 beschrieben. Die Gürtelbandage besteht dabei aus relativ breiten Lagen aus gummierten, nicht metallischen, in Umfangsrichtung und parallel zueinander angeordneten, unter Wärmeeinwirkung schrumpfenden Verstärkungselementen, wobei die Lagen beim Reifenaufbau in der Regel ein- oder zweimal um den Gürtel geschlungen werden (gelegte Bandage) und zur sicheren Verbindung an den Enden überlappend angeordnet werden.Such belt bandages are used for. B. described in DE 35 05 240 A1. The Belt bandage consists of relatively wide layers of rubberized, non-metallic, arranged in the circumferential direction and parallel to one another, under the action of heat shrinking reinforcing elements, with the layers when building tires usually to be wrapped around the belt once or twice (bandage put on) and to secure it Connection overlap at the ends.

Außerdem ist es beispielsweise aus der EP 0 524 701 A1, die einen Fahrzeugluftreifen der eingangs genannten Art betrifft, bekannt, bei der Reifenherstellung auf der radial äußeren Seite des Gürtels eine Gürtelbandage schraubenförmig (wendelförmig) aufzuwickeln (Wickelbandage, Spulbandage), wobei die Gürtelbandage aus einem Band hergestellt wird, welches einen oder mehrere fortlaufende organische Fasercorde enthält. Für den Fall, dass als Gürtelbandage ein einzelner organischer Faden schraubenförmig aufgewickelt wird, wird dieser Faden vorzugsweise mit einer Gummischicht bedeckt. Alternativ dazu kann auch ein bandförmiges Gebilde aus mehreren nebeneinander liegenden organischen Fasercorden, die in Gummi eingebettet sind, aufgewickelt werden.It is also known, for example from EP 0 524 701 A1, which describes a pneumatic vehicle tire relates to the type mentioned, known, in tire manufacture on the radially outer Wind up a belt bandage on the side of the belt in a helical shape (Wrapping bandage, winding bandage), the belt bandage being produced from a band, which contains one or more continuous organic fiber cords. In case that a single organic thread is wound helically as a belt bandage, this thread is preferably covered with a rubber layer. Alternatively, you can also a band-shaped structure made up of several organic ones lying next to one another Fiber cords embedded in rubber are wound up.

Als Festigkeitsträger der Gürtelbandage wurden schon Corde und Monofilamente aus unterschiedlichsten Materialien vorgeschlagen. So werden in der DE 35 05 240 A1 und in der DE 42 09 817 A1 als Materialien für die Festigkeitsträger der Gürtelbandage Polyamid, Polyester, Reyon, aromatische Polyamide und Kohlenstofffasern vorgschlagen. In der DE 42 14 197 A1 wird außerdem erwähnt, dass neben dem üblichen Nyloncord auch andere Kunst- und Naturfaserwerkstoffe und sogar Stahlcord für den Einsatz in der Gürtelbandage in Frage kommen. Besonders bevorzugt ist die Verwendung von wärmeschrumpffähigen Materialien, da diese sowohl bei der Vulkanisation als auch beim Fahrbetrieb durch ihr Schrumpfen bei höheren Temperaturen dem Durchmesserwachstum entgegenwirken. Durch die Verhinderung des Durchmesserwachstums im Fahrbetrieb können Ablösungen an den Gürtelkanten vermieden werden und die Lebensdauer kann verbessert werden. Als Beispiele für häufig eingesetzte Bandagenmaterialien seien wärmeschrumpffähiges Nylon 6,6, und flatspot-reduzierende Polyester genannt, wobei als Flatspotting die Eigenschaft des Abplatten des Reifens im Ruhezustand bezeichnet wird. Cords and monofilaments made from a wide variety of materials have already been proposed as reinforcements for the belt bandage. For example, DE 35 05 240 A1 and DE 42 09 817 A1 propose polyamide, polyester, rayon, aromatic polyamides and carbon fibers as materials for the reinforcement of the belt bandage. DE 42 14 197 A1 also mentions that in addition to the usual nylon cord, other synthetic and natural fiber materials and even steel cord are also suitable for use in the belt bandage. The use of heat-shrinkable materials is particularly preferred, since they counteract the growth in diameter both at vulcanization and during driving operation by shrinking at higher temperatures. By preventing the diameter from growing while driving, detachments at the belt edges can be avoided and the service life can be improved. Examples of commonly used bandage materials are heat-shrinkable nylon 6 , 6 and flatspot-reducing polyester, flatspotting being the property of flattening the tire at rest.

Die Gürtelbandage kann über die gesamte Gürtelbreite mit unterschiedlicher Spannung vorliegen. Für die Hochgeschwindigkeitstauglichkeit eines Fahrzeugluftreifens und für einen gleichmäßigen Abrieb hat es sich aber als günstig herausgestellt, wenn entweder die Bandagenspannung über die gesamte Breite der Bandage gleichmäßig hoch ist oder im Bereich der Gürtelkanten bzw. im Bereich der Reifenschultern die Bandagenspannung höher ist als im Reifenzenitbereich.The belt bandage can be tensioned across the entire belt width available. For the high-speed suitability of a pneumatic vehicle tire and for a uniform abrasion has proven to be favorable if either the Bandage tension is uniformly high over the entire width of the bandage or in Bandage tension in the area of the belt edges or in the area of the tire shoulders is higher than in the tire zenite range.

Eine andere Möglichkeit, die Hochgeschwindigkeitstauglichkeit von Fahrzeugluftreifen zu verbessern, besteht in der Modifikation des Gürtels z. B. hinsichtlich der Konstruktion oder des verwendeten Materials. So ist es z. B. aus der DE 41 37 529 A1 bekannt, dass Gürtelcorde Fäden aus Formgedächtnis-Legierungen enthalten. Reifen mit derartigen Gürtelcorden sollen eine ausgezeichnete Hochgeschwindigkeits-Beständigkeit, Manövrierbarkeit und gutes Griffvermögen bei geringem Gewicht und geringem Abrollwiderstand aufweisen. Der Vergrösserung des Außendurchmessers des Reifens bei Hochgeschwindigkeitsfahrt wird dadurch entgegengewirkt, dass beim Überschreiten der Phasenumwandlungstemperatur sich das verdrillte Fadenwerk mit der Formgedächtnis- Legierung verformt und sich ein Spannungszustand in den Fäden aufbaut. Durch den Aufbau eines Spannungszustandes steigt der scheinbare Elastizitätsmodul der Fäden an und die Biegesteifigkeit des Gürtels wird erhöht. Die Verformung des Gürtels aus der Gewebeebene heraus wird unterdrückt. Man macht sich bei dem Vorschlag dieser Schrift also den Effekt der Verformung von einem z. B. geraden Zustand zu einem welligen Zustand des Fadens zu Nutze, was dann die Biegesteifigkeit des Gürtels erhöht. Die Wirkung von hohen Schrumpfkräften, die bei einem unterdrückten Formgedächtnis auftreten können, spielen bei diesem Vorschlag keine Rolle. Die einzelnen Fadenabschnitte aus der Formgedächtnis-Legierung weisen innerhalb der Gürtellagen eine relativ kurze Länge (ca. 30 bis 40 cm) auf, was den Nachteil mit sich bringt, dass bereits bei der Vulkanisation des Reifens, wenn der Kautschuk zu fließen beginnt und noch nicht vernetzt und an die Fäden gebunden ist (innerhalb der ersten 20 bis 60 s), Verformungen und Schrumpfungen aufgrund zu geringer Gegenkräfte auftreten können, die die Effektivität der kurzen Fäden aus Formgedächtnis-Legierung für den späteren Einsatz verringern. Another way to increase the high-speed suitability of pneumatic vehicle tires improve, consists in the modification of the belt z. B. in terms of construction or of the material used. So it is z. B. from DE 41 37 529 A1 that Belt cords contain threads made from shape memory alloys. Tires with such Belt cords are said to have excellent high-speed durability, Maneuverability and good grip with low weight and low weight Have rolling resistance. The increase in the outside diameter of the tire High-speed travel is counteracted by the fact that when the Phase transition temperature the twisted thread structure with the shape memory Alloy deforms and a tension condition builds up in the threads. By the The build-up of a state of tension increases the apparent elastic modulus of the threads and the bending stiffness of the belt is increased. The deformation of the belt from the Tissue level out is suppressed. You make yourself at the suggestion of this writing So the effect of the deformation of a z. B. straight state to a wavy Condition of the thread to be used, which then increases the bending stiffness of the belt. The Effect of high shrinkage forces in a suppressed shape memory can occur, play no role in this proposal. The individual thread sections made of the shape memory alloy have a relatively short within the belt layers Length (approx. 30 to 40 cm), which has the disadvantage that already with the Vulcanization of the tire when the rubber begins to flow and is not yet cross-linked and tied to the threads (within the first 20 to 60 s), deformations and Shrinkage can occur due to insufficient counterforce, which reduces effectiveness Reduce the short shape memory alloy threads for later use.

Die Verwendung von Formgedächtnis-Legierungen in Fahrzeugluftreifen ist auch bereits in der DE 38 29 460 A1 für Wulstkerne vorgeschlagen worden. Es sollen dadurch Ausknickungen an den Wulstkernen vermieden werden, ohne dass dabei die Montierbarkeit des Reifens auf einer einteiligen Felge erschwert wird.The use of shape memory alloys in pneumatic vehicle tires is also already have been proposed for bead cores in DE 38 29 460 A1. It should Buckling on the bead cores can be avoided without the It is difficult to mount the tire on a one-piece rim.

Der vorliegenden Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, Fahrzeugluftreifen hinsichtlich ihrer Tauglichkeit für den Hochgeschwindigkeitsbereich weiter zu verbessern.The present invention is based on the object of pneumatic vehicle tires to further improve its suitability for the high-speed range.

Gelöst wird die Aufgabe erfindungsgemäß dadurch, dass die Gürtelbandage Festigkeitsträger enthält, die zumindest zum Teil aus einer Formgedächtnis-Legierung, die beim Überschreiten der Phasenumwandlungstemperatur schrumpft, bestehen.According to the invention, the object is achieved in that the belt bandage Contains reinforcements, which are at least partially made of a shape memory alloy shrinks when the phase transition temperature is exceeded.

Legierungen, die einen Formgedächtnis-Effekt - auch Shape-Memory-Effekt genannt - aufweisen, werden als Formgedächtnis-Legierungen bezeichnet. Voraussetzung für den Formgedächtnis-Effekt ist eine thermoelastische martensitische Umwandlung, bei der die beteiligten Phasen - Hochtemperaturphase (Austenit) und Niedertemperaturphase (Martensit) - geordnete Gitterstrukturen aufweisen. Die Martensitstruktur lässt sich verformen und beim Überschreiten der Phasenumwandlungstemperatur geht diese Struktur in die Austenitstruktur über. Kühlt man wieder ab, wandelt sich die Austenitstruktur wieder in Martensit um. Diese Umwandlungen können wiederholt durchlaufen werden.Alloys that have a shape memory effect - also called shape memory effect - have been referred to as shape memory alloys. Requirement for the Shape memory effect is a thermoelastic martensitic transformation in which the phases involved - high temperature phase (austenite) and low temperature phase (Martensite) - have ordered lattice structures. The martensite structure can be deform and when the phase transition temperature is exceeded this structure goes into the austenite structure. If you cool down again, the austenite structure changes back to martensite. These conversions can be repeated.

Der Grundgedanke der Erfindung ist darin zu sehen, dass Formgedächtnis-Legierungen, die eine hohe Zugfestigkeit aufweisen, beim Überschreiten ihrer Phasenumwandlungstemperatur erhebliche Kräfte entwickeln können, wenn sie in ihre Hochtemperaturphase übergehen oder übergehen wollen. Bei solchen Übergängen können Schrumpfkräfte auftreten, die je nach verwendeter Legierung und nach den auftretenden Temperaturen 3 bis 15 mal höher liegen als die Schrumpfkräfte, die z. B. ein Cord aus Nylon 6,6 bei vergleichbarem Durchmesser entwickelt. Das heißt, dass, wenn die Gürtelbandage Festigkeitsträger mit solchen wärmeschrumpffähigen Formgedächtnis- Legierungen enthält, die Bandage- und Stabilisierfunktion beim Überschreiten der Phasenumwandlungstemperatur erheblich verbessert wird. Die Bandagenspannung steigt. The basic idea of the invention is to be seen in the fact that shape memory alloys which have a high tensile strength can develop considerable forces when their phase transition temperature is exceeded, if they want to or want to transition into their high temperature phase. With such transitions, shrinkage forces can occur which, depending on the alloy used and the temperatures involved, are 3 to 15 times higher than the shrinkage forces which, for. B. developed a cord made of nylon 6 , 6 with a comparable diameter. This means that if the belt bandage contains reinforcements with such heat-shrinkable shape memory alloys, the bandage and stabilizing function is considerably improved when the phase transition temperature is exceeded. The bandage tension increases.

Die hohen Schrumpfkräfte fesseln den Gürtel und gewährleisten so die Dimensionsstabilität, wenn bei hohen Geschwindigkeiten die Temperatur im Gürtelbereich des Reifen steigt. Ablöseerscheinungen wird entgegengewirkt.The high shrinkage forces bind the belt and thus ensure that Dimensional stability when the temperature in the belt area at high speeds the tire rises. Detachment phenomena are counteracted.

Die Festigkeitsträger der Gürtelbandage weisen zumindest die Länge des Gürtelumfanges auf und ihre Länge ist damit größer als bei kurzen Fäden im Gürtel selbst. Während der Vulkanisation ist bei den Festigkeitsträgern der Gürtelbandage dadurch mehr Material vorhanden, so dass bei der Vulkanisation einem Vorabschrumpfen der Festigkeitsträger aus der Formgedächtnislegierung, z. B. durch höhere Reibungskräfte, entgegenwirkt wird. Die Effektivität der späteren Bandagewirkung beim Fahrbetrieb wird dadurch kaum beeinträchtigt.The strength members of the belt bandage have at least the length of the belt circumference on and their length is therefore greater than with short threads in the belt itself. During the Vulcanization is therefore more material for the reinforcements of the belt bandage in place, so that during pre-shrinking the reinforcement shrinks from the shape memory alloy, e.g. B. is counteracted by higher frictional forces. The effectiveness of the later bandage effect when driving is hardly any impaired.

Als Formgedächtnis-Legierungen können solche eingesetzt werden, die Schrumpfspannungen (= Schrumpfkraft/Querschnittsfläche) entwickeln, die zwischen 100 und 1000 MPa liegen, gemessen analog DIN 53866-T12 als Heißluftschrumpf spannungen bei einer 0,5%igen Längenvordehnung (in dieser Größenordnung liegen auch die Dehnungen in den Gürtelkanten beim Reifenaufbau) und bei Temperaturen zwischen 80 und 120°C. Vorzugsweise werden Formgedächtnis-Legierungen verwendet, die eine Schrumpfspannung von 100 bis 500 MPa, insbesondere 200 bis 300 MPa, aufweisen. Bei Schrumpfspannung von 200 bis 300 MPa liegt man im effektivsten Spannungsbereich, ohne dass das Material ein starkes nachteiliges Kriechverhalten (Spannungsrelaxation) aufweist. Diese Legierungen weisen bei der Durchführung des Versuches zur Bestimmung der Schrumpfspannung nach dem Abkühlen auf Raumtemperatur ein Restspannung von 0 bis 150 MPa, vorzugsweise 10 bis 30 MPa, auf. Legierungen mit derartigem Schrumpf und derartigen Restspannungen gewährleisten eine hervorragende Bandagewirkung.As shape memory alloys, those that can be used Develop shrinkage stresses (= shrinkage force / cross-sectional area) that are between 100 and 1000 MPa, measured in accordance with DIN 53866-T12 as hot air shrinkage tensions with a 0.5% elongation (in this range are also the strains in the belt edges during tire building) and at temperatures between 80 and 120 ° C. Shape memory alloys are preferably used, the one Have shrinkage stress of 100 to 500 MPa, in particular 200 to 300 MPa. at Shrinkage stress of 200 to 300 MPa is in the most effective stress range, without the material having a strong disadvantageous creep behavior (stress relaxation) having. These alloys are used to determine the performance of the test the shrinkage stress after cooling to room temperature a residual stress of 0 to 150 MPa, preferably 10 to 30 MPa. Alloys with such shrinkage and residual stresses of this type ensure an excellent bandaging effect.

Der Elastizitätsmodul (Youngsmodul) von geeigneten Formgedächtnis-Legierungen kann für die Austenitphase bei 70-80 GPa, für die Martensitphase bei 23-41 GPa liegen. Die Streckgrenze kann für die Austenitphase 195 bis 690 MPa, für die Martensitphase 70 bis 140 MPa betragen. The elastic modulus (Young's modulus) of suitable shape memory alloys can 70-80 GPa for the austenite phase, 23-41 GPa for the martensite phase. The Yield strength can be 195 to 690 MPa for the austenite phase, 70 to 6 for the martensite phase 140 MPa.

Die Gürtelbandage kann neben den Festigkeitsträgern, die zumindest zum Teil aus einer Formgedächtnislegierung bestehen, auch Festigkeitsträger enthalten, die z. B. vollständig aus Polyamid, Polyester, Kohlenstofffasern oder aromatischen Polyamiden bestehen.The belt bandage can be in addition to the strength members, which at least partially from a Shape memory alloy exist, also contain reinforcements, which, for. B. completely consist of polyamide, polyester, carbon fibers or aromatic polyamides.

Die erfindungsgemäße Gürtelbandage kann unterschiedlich ausgebildet sein. Sie kann z. B. lediglich aus einer Lage bestehen, die sich über den gesamten axialen Bereich des Gürtels erstreckt. Es sind aber auch z. B. zwei solcher Lagen einsetzbar, wobei zumindest eine Lage Festigkeitsträger enthält, die zumindest zum Teil aus einer Formgedächtnis- Legierung bestehen. Enthält die zweite Lage Festigkeitsträger ohne Formgedächtnis- Legierung, kann es sich hierbei z. B. um eine Gürtelbandage aus Nylon 6,6 handeln. Es ist außerdem möglich, dass nur die besonders gefährdeten Gürtelränder von der Gürtelbandage abgedeckt werden oder dass über oder unter einer ersten Lage zusätzliche Bandagestreifen vorliegen, die die Gürtelränder abdecken. Besonders vorteilhaft ist es dabei, wenn nur die Gürtelränder, die besonders hohen Temperaturen ausgesetzt sind und zu Gürtelkantentrennungen neigen können, mit Festigkeitsträgern überdeckt sind, die zumindest zum Teil aus einer Formgedächtnis-Legierung bestehen. Der Einsatz der wirkungsvollen aber teuren Formgedächtnis-Legierungen wird durch die gezielte Verwendung in den besonders gefährdeten Bereichen auch in wirtschaftlicher Hinsicht optimiert. Die Lage bzw. die Streifen aus diesen Festigkeitsträgern kann bzw. können dabei direkt an der Gürtelkante beginnen. Es ist aber auch möglich, dass zwischen Gürtelkante und Beginn der Lage bzw. des Steifens ein größerer Abstand von beispielsweise 10 mm vorliegt.The belt bandage according to the invention can be designed differently. You can e.g. B. consist of only one layer that extends over the entire axial region of the belt. But there are also z. B. two such layers can be used, wherein at least one layer contains strength members, which at least partially consist of a shape memory alloy. Contains the second layer of reinforcement without shape memory alloy, it can be z. B. act as a belt bandage made of nylon 6 , 6 . It is also possible that only the particularly vulnerable belt edges are covered by the belt bandage, or that additional bandage strips are present above or below a first layer, which cover the belt edges. It is particularly advantageous if only the belt edges, which are exposed to particularly high temperatures and can tend to separate belt edges, are covered with reinforcing elements which at least partially consist of a shape memory alloy. The use of the effective but expensive shape memory alloys is also economically optimized through the targeted use in the particularly vulnerable areas. The layer or the strips of these reinforcements can start directly at the belt edge. However, it is also possible for there to be a greater distance of, for example, 10 mm between the belt edge and the start of the position or the stiffening.

Die Festigkeitsträger können innerhalb der Gürtelbandage z. B. in Form von Monofilamenten, von Corden (zusammengedrehte Monofilamente) oder von schmalen gewebten Streifen vorliegen.The strength members can z. B. in the form of Monofilaments, from corden (twisted monofilaments) or from narrow woven strips are present.

Gemäß einer bevorzugten Ausbildung der Erfindung enthält die Gürtelbandage Festigkeitsträger, die in Form von Monofilamenten (Drähten) aus der Formgedächtnis- Legierung vorliegen. Neben solchen Festigkeitsträgern können in der Gürtelbandage auch andere Festigkeitsträger, z. B. Nyloncorde, vorliegen. Die Monofilamente aus der Formgedächtnis-Legierung können während des Reifenaufbaus auch in ondulierter, gekräuselter oder gekreppter Form aufgelegt oder aufgewickelt werden, damit sie bei der Reifenbombage eine genügend große Dehnung aufweisen.According to a preferred embodiment of the invention, the belt bandage contains Strengthening elements, which in the form of monofilaments (wires) from the shape memory Alloy. In addition to such strength members, the belt bandage can also other strength members, e.g. B. nylon cords. The monofilaments from the Shape memory alloy can also be used in undulated, crimped or creped shape to be placed or coiled so that they are in the Tire bombage have sufficient stretch.

Gemäß einer anderen bevorzugten Ausbildung der Erfindung enthält die Gürtelbandage Festigkeitsträger, die in Form von Corden vorliegen, wobei die Corde zumindest ein Monofilament aus der Formgedächtnis-Legierung aufweisen. Es kann sich demnach um Corde handeln, die zum einen nur aus Monofilamenten der Formgedächtnis-Legierung oder zum anderen aus Monofilamenten und/oder Faserbündeln (Garne) unterschiedlichen Materials zusammengedreht sind (Hybridcorde). Letztere können neben den Monofilamenten aus der Formgedächtnis-Legierung sowohl weitere Monofilamente und/oder auch Faserbündel (Garne) aus organischem als auch aus anorganischem Material enthalten. Corde bieten gegenüber Monofilamenten den Vorteil, dass sie ein besseres Dehnungsverhalten aufweisen. Außerdem besitzen sie eine erhöhte Beständigkeit gegen Ermüdungsbruch.According to another preferred embodiment of the invention, the belt bandage contains Strength members that are in the form of cords, the cords at least one Have monofilament from the shape memory alloy. So it can be Trade cords, on the one hand only from monofilaments of the shape memory alloy or different from monofilaments and / or fiber bundles (yarns) Materials are twisted together (hybrid cords). The latter can in addition to the Monofilaments from the shape memory alloy and other monofilaments and / or also fiber bundles (yarns) made of organic as well as inorganic material contain. Cords offer the advantage over monofilaments that they are a better one Exhibit elongation behavior. They also have increased resistance to Fatigue fracture.

Vorteilhafterweise weist die Formgedächtnis-Legierung eine Phasenumwandlungstemperatur im Bereich zwischen 50 und 150°C, vorzugsweise zwischen 60 bis 120°C, auf. Besonders zweckmäßig ist eine Phasenumwandlungstemperatur im Bereich von 70 bis 100°C. Dies sind die Temperaturbereiche, die im Reifen, insbesondere bei Hochgeschwindigkeitsfahrten, auftreten und bei denen die verbesserte Bandagewirkung gewünscht wird, um eine hohe Haltbarkeit zu gewährleisten.The shape memory alloy advantageously has a Phase transition temperature in the range between 50 and 150 ° C, preferably between 60 to 120 ° C. One is particularly useful Phase transition temperature in the range of 70 to 100 ° C. These are the Temperature ranges in the tire, especially when driving at high speed, occur and where the improved bandaging effect is desired to a high To ensure durability.

Es können alle dem Fachmann bekannten Formgedächtnis-Legierungen verwendet werden. Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, wenn die Formgedächtnis-Legierung eine Nickel- Titan-Legierung oder eine Nickel-Titan-Kupfer-Legierung ist. Derartige Legierungen zeichnen sich durch einen großen Formgedächtnis-Effekt, eine hohe Festigkeit, ein niedriges spezifisches Gewicht, gute Umformbarkeit, eine gute Überhitzungsbeständigkeit und eine hervorragende Korrosionsbeständigkeit aus. Die Anteile an den Elementen können in der Legierung variieren. Üblich ist z. B. in Nickel-Titan-Legierungen ein Nickelgehalt von ca. 50 Atom-%. All shape memory alloys known to the person skilled in the art can be used. It has proven to be advantageous if the shape memory alloy is a nickel Titanium alloy or a nickel-titanium-copper alloy. Alloys of this type are characterized by a large shape memory effect, high strength low specific weight, good formability, good resistance to overheating and excellent corrosion resistance. The proportions of the elements can vary in alloy. It is common for. B. in nickel-titanium alloys Nickel content of approx. 50 atom%.

Um die Haftung zwischen den Festigkeitsträgern, die zumindest zum Teil aus einer Formgedächtnis-Legierung bestehen, und dem umgebenden Gummi zu verbessern, hat es sich als sinnvoll erwiesen, dass die Monofilamente aus der Formgedächtnis-Legierung mit Messing, Bronze, Kupfer oder einem polymeren Haftsystem beschichtet sind. Solche Beschichtungen sind für ihre haftungsverbesserende Wirkung bei Gummi-Metall- Haftungen bekannt.To the adhesion between the strength members, which at least partially from a Shape memory alloy exist, and it has to improve the surrounding rubber proved to be useful that the monofilaments made of the shape memory alloy Brass, bronze, copper or a polymeric adhesive system are coated. Such Coatings are for their adhesion-improving effect in rubber-metal Liability known.

Die Monofilamente aus der Formgedächtnis-Legierung können Durchmesser von 0,01 bis 5 mm aufweisen. Bevorzugt sind Durchmesser zwischen 0,1 und 1,5 mm, insbesondere 0,3 bis 1,0 mm. Um eine möglichst gleichmäßige Verteilung der Schrumpfkräfte zu erzielen, sind kleine Filamentdurchmesser (Schrumpfkraft ist annähernd proportional zur Filament querschnittsfläche) und eine hohe Dichte von Filamenten von Vorteil. Auf diese Weise kann z. B. verhindert werden, dass Filamente mit großem Durchmesser bei Schrumpfung tief in Kautschukschichten einschneiden oder dass Filamentenden durch ihr starkes Schrumpfen auseinander rutschen. Um gleichzeitig eine gute Verarbeitbarkeit bei möglichst niedrigem Materialpreis zu verwirklichen, ist der Filamentdurchmesser vorteilhafterweise größer als 0,1 mm.The shape memory alloy monofilaments can range in diameter from 0.01 to 5 mm. Diameters between 0.1 and 1.5 mm, in particular 0.3, are preferred up to 1.0 mm. In order to achieve the most uniform possible distribution of the shrinkage forces, are small filament diameters (shrinking force is approximately proportional to the filament cross-sectional area) and a high density of filaments is an advantage. In this way can e.g. B. prevent large diameter filaments from shrinking cut deeply into rubber layers or that filament ends through their strong Shrink apart. To ensure good workability at the same time The lowest possible material price is the filament diameter advantageously greater than 0.1 mm.

Der erfindungsgemäße Fahrzeugluftreifen kann bei der Herstellung auf unterschiedliche Art und Weise mit der Gürtelbandage versehen werden. Zum einen kann die Gürtelbandage eine so genannte gelegte Bandage sein, die beim Reifenaufbau dadurch erzeugt wird, dass eine Lage oder auch mehrere Lagen aus gummierten Festigkeitsträgern ein- oder zweimal um den Gürtel geschlungen und am Ende in der Regel überlappend angeordnet wird bzw. werden. Auch Streifen, die nur den Gürtelkantenbereich abdecken, können so aufgebracht werden. Bei der Überlappung kann der bei der Vulkanisation auftretende Schrumpf mit eingerechnet werden, so dass im fertigen Reifen ein möglichst geringer Überlappungsbereich verbleibt. Zum anderen ist es möglich, dass die Bandage hergestellt wird, indem ein einzelner gummierter Festigkeitsträgerfaden oder ein schmales Band aus mehreren parallel zueinander liegenden, in Gummi eingebetteten Festigkeitsträgerfäden schraubenförmig (wendelförmig) auf den Gürtel gewickelt wird (Wickelbandage, Spulbandage). Ein Herstellungsverfahren für eine solche Wickelbandage sowie deren Ausgestaltungen sind z. B. in der EP 1 022 118 A2 dargestellt. Bei der Wickelbandage liegen sehr lange Filamente bzw. Corde aus der Formgedächtnis-Legierung in vielen Windungen nebeneinander vor, so dass besonders effektiv Schrumpfkräfte aufgebaut werden können. Des Weiteren ist es möglich, dass bei einer mehrlagigen Bandage ein Teil der Lagen durch die erstbeschriebene Umschlingung aufgebracht wird, während ein anderer Teil, z. B. nur die die Gürtelkanten abdeckenden Streifen, durch schraubenförmiges Wickeln aufgebracht wird.The pneumatic vehicle tire according to the invention can be manufactured in different ways Way to be provided with the belt bandage. For one, it can Belt bandage can be a so-called bandage that is used when building a tire is generated that one layer or several layers of rubberized reinforcement looped once or twice around the belt and usually overlapping at the end is or will be arranged. Even stripes that only cover the belt edge area, can be applied in this way. In the case of the overlap, the vulcanization occurring shrinkage are taken into account, so that in the finished tire a possible little overlap area remains. Secondly, it is possible that the bandage is produced by a single rubberized reinforcing thread or a narrow Band made of several parallel, embedded in rubber Reinforcement threads are wound helically (helically) on the belt (Wrapping bandage, winding bandage). A manufacturing process for such a wrapping bandage and their configurations are such. B. is shown in EP 1 022 118 A2. In the Wrapping bandages have very long filaments or cords made from the shape memory alloy in many turns side by side, so that particularly effective shrinking forces can be built. Furthermore, it is possible that with a multi-layer Bandage a part of the layers is applied through the first described loop, while another part, e.g. B. only the stripes covering the belt edges helical winding is applied.

Werden als Festigkeitsträger Monofilamente oder Corde mit geringer Dehnfähigkeit, wie sie z. B. bei Festigkeitsträgern mit Formgedächtnis-Legierung vorliegt, verwendet, kann es wegen der bei der Reifenbombage und -vulkanisation auftretenden Dehnungen nötig sein, dass die Monofilamente oder Corde in ondulierter, gekräuselter oder gekreppter Form verwendet oder aufgebracht werden. Der Grad der Ondulierung kann den über die Reifenbreite variierenden Dehnungen, die im Kronenbereich des Reifens höher sind als im Schulterbereich, angepasst werden.Are used as reinforcement monofilaments or cords with low elasticity, such as they z. B. is present in reinforcements with shape memory alloy used, it can may be necessary due to the strains that occur during tire bombing and vulcanization, that the monofilaments or cords are in undulated, crimped or creped form used or applied. The degree of undulation can vary beyond that Tire width varying strains that are higher in the crown area of the tire than in Shoulder area.

Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen im Zusammenhang mit den nachstehenden Figuren näher erläutert, ohne jedoch auf diese Beispiele beschränkt zu sein.In the following, the invention is described in connection with exemplary embodiments explained in more detail with the following figures, but without being limited to these examples to be.

Hierbei zeigenShow here

Fig. 1 einen Festigkeitsträger in Form eines Monofilamentes Fig. 1 shows a reinforcement in the form of a monofilament

Fig. 2 einen Festigkeitsträger in Form eines ondulierten Monofilamentes Fig. 2 shows a reinforcement in the form of an undulated monofilament

Fig. 3a und 3b Festigkeitsträger in Form von Corden FIGS. 3a and 3b strength carrier in the form of cords

Fig. 4a bis 4l schematisch zweilagige Gürtel mit unterschiedlichen Ausgestaltungen der Gürtelbandage FIGS. 4a to 4l schematically two ply belt with different embodiments of the belt bandage

Fig. 5 schematisch einen Ausschnitt aus einem Fahrzeugluftreifen, bei dem die außen liegenden Gummischichten entfernt worden sind. Fig. 5 shows schematically a section of a pneumatic vehicle tire, in which the outer rubber layers have been removed.

In den Fig. 1 bis 3 sind Varianten der Festigkeitsträger für die Gürtelbandage dargestellt, die für den erfindungsgemäßen Fahrzeugluftreifen eingesetzt werden können und die zumindest zum Teil aus einer Formgedächtnis-Legierung bestehen. Dabei ist in Fig. 1 ein Monofilament 1 (Einzeldraht) aus einer Formgedächtnis-Legierung dargestellt. Der Durchmesser des Filamentes 1 kann 0,01 bis 5 mm betragen. Fig. 2 zeigt ein gleiches Monofilament 1 in ondulierter Form. Ein solches kann bei der Herstellung des Reifenrohlings verwendet werden, um eine ausreichende Dehnfähigkeit des Rohlings bei der Bombage und der Vulkanisation zu ermöglichen. Bei den in den Fig. 3a und 3b dargestellten Festigkeitsträgern handelt es sich um Corde, die durch das Zusammendrehen von zwei Monofilamenten erhalten wurden. Der Cord in Fig. 3a wurde aus zwei Monofilamenten 1, 1' aus einer Formgedächtnis-Legierung hergestellt, während der Cord der Fig. 3b ein Hybridcord ist, der aus einem Monofilament 1 aus einer Formgedächtnis- Legeirung und einem Monofilament 2 aus einem anderen Material zusammengedreht worden ist. Bei dem Monofilament 2 kann es sich z. B. um ein Filament aus Polyamid, aromatischem Polyamid, Polyester oder Kohlenstofffaser handeln.In Figs. 1 to 3 variants of the reinforcing members are illustrated for the belt bandage, which can be used for the inventive pneumatic vehicle tire and which at least partly consist of a shape memory alloy. In this case, a monofilament 1 is 1 (single wire) prepared from a shape memory alloy in Fig.. The diameter of the filament 1 can be 0.01 to 5 mm. Fig. 2 shows an identical monofilament 1 in undulated form. Such a can be used in the manufacture of the green tire in order to enable the blank to have sufficient elasticity during bombing and vulcanization. The strength members shown in FIGS . 3a and 3b are cords which were obtained by twisting two monofilaments together. The cord in Fig. 3a was made of two monofilaments 1 , 1 'made of a shape memory alloy, while the cord of Fig. 3b is a hybrid cord made of a monofilament 1 made of a shape memory alloy and a monofilament 2 made of a different material has been twisted together. In the monofilament 2 it can be, for. B. is a filament made of polyamide, aromatic polyamide, polyester or carbon fiber.

In den Fig. 4a bis 4l sind unterschiedliche, mögliche Anordnungen der Gürtelbandage in erfindungsgemäßen Fahrzeugluftreifen dargestellt. Über dem Gürtel aus zwei Lagen 3, 4 aus gummierten Festigkeitsträgern, z. B. aus Stahl, befindet sich in Fig. 4a eine Gürtelbandage aus einer Lage 5 enthaltend Festigkeitsträger, die zumindest zum Teil aus einer Formgedächtnis-Legierung bestehen, d. h. die Festigkeitsträger bestehen beispielsweise aus Monofilamenten aus einer Formgedächtnis-Legierung oder aus Corden, die zumindest ein solches Filament enthalten. Die Lage 5 der Gürtelbandage erstreckt sich über die gesamte Gürtelbreite. In den Fig. 4b bis 4d befindet sich die Gürtelbandage als eine Lage 5 nur im Bereich der besonders beanspruchten Gürtelränder.In FIGS. 4a to 4l different possible arrangements of the belt bandage of the invention are shown in the pneumatic vehicle tire. Over the belt of two layers 3 , 4 made of rubber reinforcements, eg. B. made of steel, is in Fig. 4a a belt bandage from a layer 5 containing strength members, which consist at least partially of a shape memory alloy, ie the strength members consist for example of monofilaments from a shape memory alloy or cords, which at least one contain such filament. The layer 5 of the belt bandage extends over the entire belt width. In FIGS. 4b-4d, the belt bandage is as a layer 5 only in the region of the particularly stressed belt edges.

In den Fig. 4e bis 4l ist die Gürtelbandage zumindest in Teilbereichen zweilagig ausgebildet. In den Fig. 4e bis 4h ist über einer ersten, sich über die gesamte Gürtelbreite erstreckenden Bandagenlage 6 aus herkömmlichem Bandagenmaterial, wie z. B. Nylon 6,6, in Teilbereichen, insbesondere an den Gürtelkanten, eine zweite Lage 5 enthaltend Festigkeitsträger, die zumindest zum Teil aus einer Formgedächtnis-Legierung bestehen, angeordnet. In den Fig. 4i bis 4l ist die Lage 5 unter der sich über die gesamte Gürtelbreite erstreckenden Lage 6 angeordnet.In Figs. 4e to 4l, the belt bandage is formed at least in two layers in some areas. In Figs. 4e-4h is above a first, extending over the entire belt width bandage ply 6 of conventional bandage material, such. B. nylon 6 , 6 , in some areas, in particular on the belt edges, a second layer 5 containing strength members, which at least partially consist of a shape memory alloy. In the Fig. 4i to 4l location 5 is disposed under the extending over the entire belt width layer 6.

In der Fig. 5 wird der Aufbau des Gürtels mit der Gürtelbandage innerhalb eines Fahrzugluftreifens deutlich. Über den Gürtellagen 3, 4 befindet sich eine Bandagenlage 6 aus herkömmlichem Bandagenmaterial, wie z. B. Nylon. Im Reifen radial außen von der Lage 6 befindet sich eine weitere Bandagenlage 5 enthaltend Festigkeitsträger aus einer Formgedächtnis-Legierung. Die Lage 5 befindet sich nur im Bereich der Gürtelränder. Im Fahrbetrieb und insbesondere bei hoher Geschwindigkeit sind die Gürtelkanten besonders hohen Kräften ausgesetzt und es kommt zu starker Erwärmung. Wird dabei die Phasenumwandlungstemperatur der Formgedächtnis-Legierung überschritten, möchte sich der Festigkeitsträger zusammenziehen und extrem hohe Kräfte werden generiert. Der Trennung der Gürtelkanten wird effektiv entgegengewirkt. In FIG. 5, the structure of the belt with the belt bandage within a driving draft tire becomes clear. Above the belt layers 3, 4 is a bandage layer 6 made of conventional bandage material, such as. B. nylon. In the tire radially outside of the ply 6 there is a further bandage ply 5 containing reinforcements made of a shape memory alloy. The layer 5 is only in the area of the belt edges. When driving and especially at high speeds, the belt edges are exposed to particularly high forces and there is excessive heating. If the phase transition temperature of the shape memory alloy is exceeded, the reinforcement wants to contract and extremely high forces are generated. The separation of the belt edges is effectively counteracted.

LIST OF REFERENCE NUMBERS

11

Monofilament aus einer Formgedächtnis-Legierung
Monofilament made from a shape memory alloy

22

Monofilament aus einem anderen Material als der Formgedächtnis-Legierung
Monofilament made of a material other than the shape memory alloy

33

, .

44

Gürtellagen
belt plies

55

Bandagenlage enthaltend Festigkeitsträger, die zumindest zum Teil aus einer Formgedächtnis-Legierung bestehen
Bandage layer containing reinforcements, which at least partially consist of a shape memory alloy

66

Bandagenlage aus herkömmlichem Bandagenmaterial
Bandage layer made of conventional bandage material

Claims

1. Pneumatic vehicle tire with a radial carcass, which is anchored in the bead area by looping tensile bead cores, with a tread strip located radially on the outside, with tread grooves, with a belt between the tread strip and the carcass, made of at least one belt layer (3, 4) with rubberized reinforcement and with a single-layer or multi-layer belt bandage (5, 6) arranged between the tread and belt and consisting of strength members running parallel and essentially in the circumferential direction of the tire, which covers at least the belt edges, characterized in that the belt bandage (5, 6) contains strength members which are used at least for Part consist of a shape memory alloy that shrinks when the phase transition temperature is exceeded.

2. Pneumatic vehicle tire according to claim 1, characterized in that the belt bandage contains reinforcements which are in the form of a monofilament ( 1 ) made of the shape memory alloy.

3. Pneumatic vehicle tire according to claim 1, characterized in that the belt bandage contains reinforcements which are in the form of cords, the cords having at least one monofilament ( 1 ) made of the shape memory alloy.

4. Pneumatic vehicle tire according to at least one of claims 1 to 3, characterized characterized in that the shape memory alloy is a Phase transition temperature in the range between 50 and 150 ° C, preferably between 60 and 120 ° C.

5. Pneumatic vehicle tire according to at least one of claims 1 to 4, characterized characterized in that the shape memory alloy is a nickel-titanium alloy or is a nickel-titanium-copper alloy.

6. Pneumatic vehicle tire according to at least one of claims 1 to 5, characterized in that the monofilaments ( 1 ) made of the shape memory alloy are coated with brass, bronze, copper or a polymeric adhesive system.

7. Pneumatic vehicle tire according to at least one of claims 1 to 6, characterized in that the monofilaments ( 1 ) made of the shape memory alloy have a diameter of 0.01 to 5 mm, preferably 0.1 to 1.5 mm.