DE102005018742A1

DE102005018742A1 - Fahrradreifen

Info

Publication number: DE102005018742A1
Application number: DE200510018742
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Bende; Wolfgang Klapp
Original assignee: Continental AG
Current assignee: Continental Reifen Deutschland GmbH
Priority date: 2005-04-22
Filing date: 2005-04-22
Publication date: 2006-10-26
Also published as: FR2884762B1; FR2884762A1

Abstract

Die Erfindung betrifft Fahrradreifen, aufweisend eine um zwei Wulstkerne (1) geschlungene Karkasse (2), vorzugsweise eine Diagonalkarkasse, die aus zumindest einer Lage aus textilen Festigkeitsträgern gebildet ist, und einen Laufstreifen (4) sowie ggf. eine Flankenschutzlage aus einer Lager aus textilen Festigkeitsträgern an der Außenseite der Karkasse (2) im Bereich der Seitenwände. DOLLAR A Für eine hohe Pannensicherheit bei niedrigem Gewicht enthält die Karkasse (2) und/oder die Flankenschutzlage als Festigkeitsträger Multifilamentgarne aus Polyester-polyarylat-Filamenten, wobei die Filamente aus geschmolzenem Flüssigkristallpolymer gesponnen sind.

Description

Die Erfindung betrifft Fahrradreifen, aufweisend eine um zwei Wulstkerne geschlungene Karkasse, vorzugsweise eine Diagonalkarkasse, die aus zumindest einer Lage aus textilen Festigkeitsträgern gebildet ist, und einen Laufstreifen sowie ggf. eine Flankenschutzlage aus einer Lage aus textilen Festigkeitsträgern an der Außenseite der Karkasse im Bereich der Seitenwände.

Fahrradreifen gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sind z. B. aus dem deutschen Gebrauchsmuster DE 77 17 997 U1 und der DE 199 09 648 A1 bekannt. Der in der DE 199 09 648 A1 beschriebene Fahrradreifen weist eine Flankenschutzlage, auch Anscheuerungsschutz genannt, auf.

Es ist bekannt, als Material für die Karkasse und die Flankenschutzlage Festigkeitsträger aus Polyamid oder Polyester einzusetzen.

Bei der Karkasse, die dem Reifen die strukturelle Festigkeit und seine Einfederungseigenschaften verleiht, handelt es sich um gummierte Lagen aus parallelen Festigkeitsträgern, die beim Fahrradreifenbau in unterschiedliche Weise, z. B. nach der Zenitüberlappungs-, der Monoband- oder der Galgenschlingenbauweise, verbaut werden können.

Da der Rollwiderstand eines Reifens zum Teil in der Seitenwand des Reifens durch periodische Stauchung, Dehnung und Biegung des dortigen Gummis während des Abrollens entsteht, verwendet man zur Rollwiderstandreduzierung heutzutage möglichst wenig oder gar kein spezielles Seitenwandgummi. Im letzteren Fall heißt dies, dass sich bei den Reifen in den Seitenwänden nur das durch Kalandrierung der Karkasslage mit einer Kautschukmischung dorthin gebrachte Gummi befindet.

Ebenfalls zur Rollwiderstandsenkung werden Festigkeitsträger hoher Festigkeit eingesetzt, was dünnere Fäden erlaubt und somit eine dünnere Bemessung der Gummischichten, in die die Festigkeitsträger eingebettet sind. Die Festigkeitsträger der Karkasse reagieren jedoch um so empfindlicher auf Anscheuerungen, je dünner sie werden.

Um bei Fahrradreifen ohne zusätzlichen Seitenwandgummi eine hohe Anscheuerungsbeständigkeit zu gewährleisten, kann man auf der Karkasse im Bereich der Seitenwände eine zusätzliche Lage aus textilen Festigkeitsträgern, einen so genannten Flankenschutz, vorsehen.

Zusätzlich können beim Fahrradreifen zum Schutz des Schlauches vor Durchstichen durch spitze Gegenstände, wie z. B. Scherben oder Granulat, Verstärkungslagen mit Festigkeitsträgern vorgesehen werden, die zwischen Karkasse und Laufstreifen und/oder zwischen mehreren Karkasslagen und/oder innerhalb des Laufstreifens angeordnet sind. Solche Pannenschutzlagen können z. B. aus Polyamid, Polyester oder speziellen Gummilagen ausgebildet sein.

Es hat sich aber gezeigt, dass die bekannten Fahrradreifen im Hinblick auf Gewicht und Pannensicherheit nicht in dem jedem Fall den hohen Anforderungen der Verbraucher genügen.

Aus der US 5,427,165 sind Autoreifen bekannt, die im Gürtel Festigkeitsträger mit einer (1+6)-Konstruktion aus sieben Monofilamenten aufweisen. Die Monofilamente weisen Durchmesser von 40 bis 400 μm auf und bestehen aus einem Flüssigkristallpolymer, wie z. B. Vectra^® von Hoechst Celanese. An Gürtel für Autoreifen werden hinsichtlich der gewünschten Eigenschaften völlig andere Anforderungen gestellt als an Festigkeitsträger für Fahrradreifen. So dient der Gürtel bei Autoreifen in Radialbauweise insbesondere der Form- und Fahrstabilität, welche durch hohe Torsions- und Biegesteifigkeit erreicht wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, einen Fahrradreifen bereitzustellen, der eine hohe Pannensicherheit, insbesondere eine hohe Durchstichfestigkeit der Reifenflanken, bei niedrigem Gewicht aufweist.

Gelöst wird die Aufgabe gemäß Anspruch 1 dadurch, dass die Karkasse als textile Festigkeitsträger Multifilamentgarne aus Polyester-polyarylat-Filamenten enthält, wobei die Filamente aus geschmolzenem Flüssigkristallpolymer gesponnen sind.

Die Aufgabe wird gemäß Anspruch 2 ferner gelöst dadurch, dass die Flankenschutzlage als textile Festigkeitsträger Multifilamentgarne aus Polyester-polyarylat-Filamenten enthält, wobei die Filamente aus geschmolzenem Flüssigkristallpolymer gesponnen sind.

Überraschenderweise kann bei Fahrradreifen mit diesen Multifilamentgarnen in der Karkasse oder der Flankenschutzlage eine deutlich höhere Durchstichfestigkeit und Schnittfestigkeit als mit anderen Garnen bei gleicher oder ähnlicher Lagenkonstruktion (gleiche Fadendichte, gleiche Lagenzahl) erzielt werden. Eine hohe Durchstichfestigkeit kann auch erreicht werden, wenn eine geringere Fadendichte des Garnes innerhalb einer Karkasslage oder einer Flankenschutzlage vorliegt als herkömmlicherweise oder wenn weniger Verstärkungslagen, z. B. nur eine Verstärkungslage, eingesetzt werden. Das bietet den Vorteil, dass der Fahrradreifen auch bei hoher Pannensicherheit noch ein geringes Gewicht aufweist und dadurch einen geringeren Rollwiderstand hat.

Ein Fahrradreifen mit besonders hoher Durchstich- und Schnittfestigkeit an den Reifenflanken wird erhalten, wenn die Karkasse als textile Festigkeitsträger die Multifilamentgarne aus Polyester-polyarylat-Filamenten enthält und gleichzeitig eine Flankenschutzlage aus diesen Garnen vorliegt.

Der Pannenschutz des Fahrradreifens kann weiter verbessert werden, wenn der Reifen zumindest eine zusätzliche Verstärkungslage, die Festigkeitsträger enthält und die zwischen Karkasse und Laufstreifen und/oder zwischen den Karkasslagen unterhalb des Laufstreifens und/oder innerhalb des Laufstreifens angeordnet ist, aufweist. Diese Verstärkungslage kann aus Festigkeitsträgern unterschiedlichster Materialien bestehen. Vorteilhafterweise bestehen die Festigkeitsträger für eine besonders hohe Pannensicherheit aber auch aus Multifilamentgarnen aus Polyester-polyarylat-Filamenten, wobei die Filamente aus geschmolzenem Flüssigkristallpolymer gesponnen sind. Diese Ausführungsform bietet zusätzlich den Vorteil, dass im gesamten Reifen ein einheitliches Festigkeitsträgermaterial eingesetzt wird.

Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung enthält das Multifilamentgarn mehr als 30 Polyester-polyarylat-Filamente. Dadurch wird eine hohe Ermüdungsbeständigkeit erzielt.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung weisen die Polyester-polyarylat-Filamente einen Durchmesser von weniger als 40 μm auf. Bei Verwendung derartig dünner Filamente erzielt man eine gute dynamische Haltbarkeit und eine große Oberfläche des Festigkeitsträgers, wobei Letzteres zu einer guten Haftung zur umgebenden Kautschukmischung beiträgt.

Das Polyester-polyarylat weist bevorzugt folgende Struktur auf:

Es können z. B. Multifilamentgarne des Typs Vectran^® der Celanese AG verwendet werden. Mit Garnen aus diesem Polymer konnten besonders hohe Durchstichfestigkeiten erzielt werden.

Die speziellen Multifilamentgarne in der Karkasse und/oder der Flankenschutzlage können als parallel zueinander verlaufende, sich nicht kreuzende Garne – als so genannte Cordgewebelage – mit einer Fadendichte von 130 bis 480 Garnen pro 10 cm, bevorzugt von 200 bis 300 Garnen pro 10 cm, vorliegen. Die parallelen Garne werden bei einem solchen Cordgewebe in der Regel von sehr dünnen Schussfäden, z. B. aus Baumwolle, während der Verarbeitung zusammengehalten. Diese Cordgewebelagen lassen sich gut verarbeiten und bieten mit den angegebenen Fadendichten einen guten Pannenschutz. Die Cordgewebelage kann als parallele Garne nur die Multifilamentgarne aus Polyesterpolyarylat-Filamenten enthalten. Es ist aber auch möglich, dass gleichzeitig Garne aus anderem Material parallel in der Cordgewebelage mit vorliegen.

Bei den Cordgewebelagen mit Fadendichten von 130 bis 480 Garnen pro 10 cm hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn die Feinheit der Garne 200 bis 950 dtex, bevorzugt 350 bis 600 dtex, beträgt, wobei bei höherer Fadendichte Garne mit geringerer Feinheit verwendet werden können und bei niedrigerer Fadendichte Garne mit hoher Feinheit, um eine gute Durchstichfestigkeit zu gewährleisten.

Die Multifilamentgarne innerhalb einer Cordgewebelage in der Karkasse sind bevorzugt unter einem Winkel von 40 bis 50° zur Reifenumfangsrichtung angeordnet.

Der erfindungsgemäße Fahrradreifen kann nach herkömmlichen Verfahren, die für den Fahrradreifenbau bekannt sind, hergestellt werden. Die Karkasse kann dabei in Zenitüberlappungs-, Monoband- oder Galgenschlingenaufbauweise aufgebaut werden. Die Flankenschutzlage kann ebenso wie die ggf. vorliegenden Pannenschutzlagen auf die auf der Trommel aufliegenden Karkasse aufgelegt werden. Die Multifilamentgarne aus Polyester-polyarylat-Filamenten können vor der Gummierung mit der Kautschukmischung mit Haftvermittlersubstanzen zur besseren Haftung zwischen Gummi und Garn versehen werden.

Im Folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels im Zusammenhang mit der nachstehenden Figur näher erläutert, ohne jedoch auf dieses Beispiel beschränkt zu sein.

Die einzige Figur zeigt schematisch den Schnitt durch einen erfindungsgemäßen Fahrradreifen.
Der Fahrradreifen weist Wulstkerne 1, eine Karkasse 2, die um die Wulstkerne 1 geschlagen ist und unterhalb des Laufstreifens 4 überlappt, eine Verstärkungslage 3 und einen Laufstreifen 4 auf.
Es wurden schlauchlose Fahrradsportreifen in vier verschiedenen Ausführungen in Zenitüberlappungsbauweise der Karkasse hergestellt (Reifen 1 bis 4). Bei dieser Aufbauweise befinden sich unter dem Laufstreifen drei Lagen Karkassmaterial (s. Fig.). Die Reifen unterschieden sich in der Art des verwendeten Karkassmaterials; drei Reifen wiesen zusätzlich eine Pannenschutzlage (Breaker) zwischen Karkasse und Laufstreifen auf. Die Gewebe für Karkasse und Pannenschutzlage waren diagonal geschnitten und wurden in einem Winkel von 45° zur Reifenumfangsrichtung aufgelegt. Die verschiedenen Reifen sind in der Tabelle 1 aufgelistet, wobei der Vermerk „Nylon" bedeutet, dass für die entsprechende Lage ein Cordgewebe aus Nylongarn (Polyamidgarn) verwendet wurde – im Fall des Einsatzes in der Karkasse mit einer Feinheit von 235 dtex und einer Fadendichte von 415 Garnen pro 10 cm und im Fall des Einsatzes als Pannenschutzlage mit einer Feinheit von 470 dtex und einer Fadendichte von 240 Garnen pro 10 cm -, und der Vermerk „Vectran" bedeutet, dass für die entsprechende Lage ein Cordgewebe aus Multifilamentgarnen aus je 80 Polyester-polyarylat-Filamenten mit einem Filamentdurchmesser von 23 μm, einer Feinheit von 444 dtex (Vectran^® HS, Celanese AG) und einer Fadendichte von 240 Garnen pro 10 cm verwendet wurde. Die Reifen wurden hinsichtlich ihres Gewichtes, ihrer Breite, ihres Umfanges, ihrer Durchstichfestigkeit, ihres Rollwiderstandes und ihres Platzdruckes gemäß folgender Versuchsbeschreibungen untersucht:

Durchstichfestigkeit: Der Reifen wird auf einer Felge mit zugehörigem Schlauch montiert und mit dem Luftdruck gemäß einem Einsatz bei einem Erwachsenenfahrrad für 65 kg beaufschlagt. Dann wird ein trockener Stichel im Profilrillengrund im Zenit des Reifens aufgesetzt und mit einem Vorschub bis zum Durchstich vorbewegt. Die Kraft bis zum Durchstich wird ermittelt.
Rollwiderstand: Messung auf glattem Trommelprüfstand bei 50 daN Belastung bei einer Geschwindigkeit von 30 km/h und einem Reifendruck von 6,5 bzw. 8,5 bar. Die Rollwiderstandskraft wird gemessen und der Rollwiderstandskoeffizient in % bestimmt.
Platzdruck: Befüllen des Reifens auf Felge mit Wasser bis zum Platzen.

Die Ergebnisse der Versuche sind in Tabelle 1 dargestellt.
Tabelle 1
Aus der Tabelle 1 wird ersichtlich, dass die erfindungsgemäßen Reifen mit der Karkasse aus Vectran eine höhere Durchstichfestigkeit aufweisen als die Reifen mit einer Karkasse aus Nylon. Die erfindungsgemäßen Reifen weisen außerdem ein verringertes Gewicht und einen höheren Platzdruck auf.

Claims

Fahrradreifen, aufweisend eine um zwei Wulstkerne (1) geschlungene Karkasse (2), vorzugsweise eine Diagonalkarkasse, die aus zumindest einer Lage aus textilen Festigkeitsträgern gebildet ist, und einen Laufstreifen (4), dadurch gekennzeichnet, dass die Karkasse (2) als textile Festigkeitsträger Multifilamentgarne aus Polyester-polyarylat-Filamenten enthält, wobei die Filamente aus geschmolzenem Flüssigkristallpolymer gesponnen sind.
Fahrradreifen, aufweisend eine um zwei Wulstkerne (1) geschlungene Karkasse (2), vorzugsweise eine Diagonalkarkasse, die aus zumindest einer Lage aus textilen Festigkeitsträgern gebildet ist, einen Laufstreifen (4) und einer Flankenschutzlage aus zumindest einer Lage aus textilen Festigkeitsträgern an der Außenseite der Karkasse (2) im Bereich der Seitenwände, dadurch gekennzeichnet, dass die Flankenschutzlage als textile Festigkeitsträger Multifilamentgarne aus Polyester-polyarylat-Filamenten enthält, wobei die Filamente aus geschmolzenem Flüssigkristallpolymer gesponnen sind.
Fahrradreifen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass er zusätzlich eine Flankenschutzlage aus zumindest einer Lage aus textilen Festigkeitsträgern an der Außenseite der Karkasse (2) im Bereich der Seitenwände aufweist, die als als textile Festigkeitsträger Multifilamentgarne aus Polyester-polyarylat-Filamenten enthält, wobei die Filamente aus geschmolzenem Flüssigkristallpolymer gesponnen sind.
Fahrradreifen nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass er zumindest eine zusätzliche Verstärkungslage (3), die Festigkeitsträger enthält und die zwischen Karkasse (2) und Laufstreifen (4) und/oder zwischen den Karkasslagen unterhalb des Laufstreifens (4) und/oder innerhalb des Laufstreifens (4) angeordnet ist, aufweist.
Fahrradreifen nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Multifilamentgarn mehr als 30 Polyester-polyarylat-Filamente enthält.
Fahrradreifen nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Polyester-polyarylat-Filamente einen Durchmesser von weniger als 40 μm aufweisen.
Fahrradreifen nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Polyester-polyarylat folgende Struktur aufweist:
Fahrradreifen nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Multifilamentgarne in der Karkasse (2) und/oder dem Flankenschutz als parallel zueinander verlaufende, sich nicht kreuzende Garne mit einer Fadendichte von 130 bis 480 Garnen pro 10 cm vorliegen.
Fahrradreifen nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Multifilamentgarne eine Feinheit von 200 bis 950 dtex aufweisen.
Fahrradreifen nach zumindest einem der vorhergehenden, dadurch gekennzeichnet, dass die Multifilamentgarne in der Karkasse (2) unter einem Winkel von 40 bis 50° zur Reifenumfangsrichtung angeordnet sind.