DE112010004043T5

DE112010004043T5 - Luftreifen

Info

Publication number: DE112010004043T5
Application number: DE112010004043T
Authority: DE
Inventors: Yoshio Ueda
Original assignee: Yokohama Rubber Co Ltd
Current assignee: Yokohama Rubber Co Ltd
Priority date: 2009-10-16
Filing date: 2010-10-15
Publication date: 2012-07-26
Anticipated expiration: 2030-10-16
Also published as: CN102666134B; CN102666134A; WO2011046195A1; DE112010004043B4; US20120193006A1

Abstract

Ein Stahlcord mit einer Konstruktion von 1 × 2, gebildet durch gemeinsames Verdrillen von zwei Drahtsträngen, wird als Verstärkungsschicht eines Luftreifens verwendet. Der Stahlcord hat einen Kohlenstoffgehalt von 0,60 bis 0,75%, eine Festigkeit in dem Reifen von 2.900 bis 1500 MPa und einen Verdrillwinkel von 1,5 bis 3,0°. So kann die Produktivität erhöht werden, während der Ermüdungswiderstand des in der Verstärkungsschicht verwendeten Stahlcords aufrechterhalten wird. Außerdem wird der Ermüdungswiderstand des Stahlcords weiter verstärkt, da der Durchschnittswert des Formfaktors des Stahlcords dieses Reifens auf 95 bis 105% und die Standardabweichung σ auf 5 bis 20% eingestellt wird. Demzufolge lässt sich die Reifenhaltbarkeit verbessern.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Luftreifen und betrifft insbesondere einen Luftreifen mit verbesserter Produktivität, während der Ermüdungswiderstand eines in einer Verstärkungsschicht verwendeten Stahlcords bewahrt wird. Spezieller betrifft die vorliegende Erfindung einen Radialluftreifen, der verbesserte Reifenhaltbarkeit aufweisen kann.
Stand der Technik
Um eine hohe Festigkeit (z. B. 2.900 MPa oder mehr) zu erreichen, wird nach dem Stand der Technik als Stahlcord zum Gebrauch in Gürtelschichten von Luftreifen bislang Hartstahl (HCS) mit einem Kohlenstoffgehalt von mehr als 0,75% verwendet, wobei der HCS in einer verdrillten Konstruktion von 1 × 2 × 0,30HT konfiguriert ist (siehe zum Beispiel Patentdokumente 1, 2 und 3).
Zum Beispiel beschreibt Patentdokument 1 einen Radialluftreifen mit einem Drahtmaterial, das einen Kohlenstoffgehalt von 0,82 Gew.-%, einen Fadenwinkel von 23% und 47,25 Cordenden (pro 50 mm) aufweist, um die Gürtelfaltung einer Gürtelschicht mithilfe eines Stahlcords mit einer verdrillten Konstruktion von 1 × 2 × 0,30HT und die Trennbeständigkeit der Gürtelschicht aufrechtzuerhalten.
Wie vorstehend beschrieben, wird nach dem Stand der Technik bislang eine Konstruktion von 1 × 2 × 0,30HT für den Stahlcord zum Gebrauch als der Gürtel von PKW-Reifen verwendet, seit einigen Jahren besteht jedoch eine Nachfrage nach einem Reifen, der einen verbesserten Ermüdungswiderstand des Stahlcords sowie eine längere Lebensdauer des Reifens aufweist. Daher wurden verschiedene Vorschläge bezüglich Konfigurationen des Stahlcords unterbreitet (siehe Patentdokumente 4, 5 und 6).
In Patentdokument 4 (eingereicht vom Anmelder der vorliegenden Erfindung) wird aus einem Stahlcord mit einer Konstruktion von 1 × 2 eine Verstärkungsschicht gebildet, wobei zwei spiralförmig vorgeformte Drahtstränge miteinander verdrillt werden. Die Länge einer Verdrillungsphase des Stahlcords p₁ ist größer als oder gleich einer Länge einer Spiralphase der vorgeformten Drahtstränge p₂ (p₂ ≤ p₁), und die Höhe einer Verdrillungsphase d₁ ist größer als die Höhe einer Spiralphase der vorgeformten Drahtstränge d₂ und ist drei Mal ein Durchmesser D der Drahtstränge oder kleiner (d_{2 1} ≤ 3D). Patentdokument 4 beschreibt, dass infolge dieser Konfiguration hervorragender Biegeermüdungswiderstand und Druckermüdungswiderstand aufgrund verbesserter Durchlässigkeit für den Abdeckkautschuk des Stahlcords und reduzierten Reibungsverschleißes erreicht werden können.
Außerdem wird in Patentdokument 5 (eingereicht vom Anmelder der vorliegenden Erfindung) eine einsträngige Cordkonstruktion von 1 × 2 für einen Stahlcord der äußersten Gürtelschicht verwendet. Patentdokument 5 beschreibt, dass das Gewicht reduziert werden kann und gleichzeitig sowohl Korrosionsbeständigkeit als auch Stoßfestigkeit verbessert werden können, indem die Konfiguration so gewählt wird, dass ein Formfaktor der Drahtstränge des Stahlcords 105% oder mehr beträgt, eine Verdrillsteigung das 20-fache eines Durchmessers d der Drahtstränge oder weniger beträgt und eine Bruchdehnung von aus dem Reifen gezogenen Cordfäden 4% oder mehr beträgt.
Außerdem beschreibt Patentdokument 6 eine Konfiguration, bei der, wenn θ ein Verdrillwinkel eines als Verstärkungselement verwendeten Stahlcords und D ein Kernschichtdurchmesser ist, eine minimale Verdrillsteigung Pmin die Formel Pmin = πD·tan((90 – θ)π/180) erfüllt. Wenn R der Krümmungsradius eines Cordfadens bei Gebrauch ist und L die Schnittlänge des Cordfadens ist, erfüllt zudem eine maximale Verdrillsteigung Pmax das geringere von entweder PM r = 2πR oder PM I = L. Patentdokument 6 beschreibt, dass durch Verwenden einer solchen Konfiguration eine Belastung des Cordfadens unabhängig von seinem gebogenen Zustand gleichmäßig über den gesamten Cordfaden verteilt wird, das Reduzieren der Verdrillung minimal ist und eine hohe Festigkeit erreicht werden kann, wodurch das Ausbilden eines Stahlcords mit langer Verdrillsteigung und mit einem großen Dehnungsverhältnis ermöglicht wird.
Dokumente des Stands der Technik
Patentdokumente

Patentdokument 1: Ungeprüfte japanische Patentanmeldung Veröffentlichungsnr. S62-234921 A
Patentdokument 2: Ungeprüfte japanische Patentanmeldung Nr. H03-193983 A
Patentdokument 3: Ungeprüfte japanische Patentanmeldung Veröffentlichungsnr. 2000-178887 A
Patentdokument 4: Ungeprüfte japanische Patentanmeldung Nr. H05-124403 A
Patentdokument 5: Ungeprüfte japanische Patentanmeldung Nr. H05-147404 A
Patentdokument 6: Ungeprüfte japanische Patentanmeldung Nr. H09-132885 A

Zusammenfassung der Erfindung
Durch die Erfindung zu lösendes Problem
Es besteht jedoch ein Nachteil schlechter Produktivität beim Ziehen von Zwischendraht, da der in den Patentdokumenten 1 bis 3 verwendete Hartstahl hart ist und beim Drahtziehen keine hohe Bearbeitungsquote erreicht werden kann.
Um dieses Problem zu lösen, gibt es Verfahren zum Durchführen von Hochleistungsbearbeitung, bei der Stäbe aus Weichstahl verwendet werden, die einen niedrigen Kohlenstoffgehalt aufweisen und mit denen eine hohe Quote beim Drahtziehen erreicht werden kann, um die Quote beim Zwischendrahtziehen zu erhöhen. Durch das zunehmende Ausrichten der Stahlstruktur kann eine Stahlcordfestigkeit erlangt werden, die der gleichkommt, die beim Verwenden von Hartstahl erreicht wird. Auch wenn die Festigkeit der von Hartstahl-Cordfäden nach dem Stand der Technik gleichkommt, erfahren die Drahtelemente jedoch in Stahlcord mit einer verdrillten Konstruktion von 1 × 2 während des Gebrauchs einen punktförmigen Kontakt, da das Stahlmaterial weich ist. Deshalb stellt die Abnahme des Ermüdungswiderstands des Stahlcords bislang ein Problem dar.
In Patentdokument 4 sind die Länge und die Höhe der Verdrillungsphase des Stahlcords mit einer Konstruktion von 1 × 2, die Länge und die Höhe der Spiralphase der Drahtstränge und der Drahtstrangdurchmesser so eingestellt, dass sie die vorstehend beschriebenen Beziehungen erfüllen. Trotz einer derartigen Konfiguration, dass genügend Freiraum zwischen den zwei Drahtsträngen vorhanden ist, die Durchlässigkeit für den Abdeckkautschuk erhöht und Reibungsverschleiß reduziert ist und Biegeermüdungswiderstand und Druckermüdungswiderstand des Stahlcords nicht abnehmen, besteht deshalb insofern ein Problem, als die Zunahme des Ermüdungswiderstands nicht als ausreichend bezeichnet werden kann, da der Verdrillwinkel und der Formfaktor des Stahlcords nicht angemessen festgelegt sind.
Zusätzlich wird in Patentdokument 5 durch das Konfigurieren des Formfaktors der Verdrillsteigung und dergleichen des Stahlcords mit einer Konstruktion von 1 × 2 derart, dass die vorstehend beschriebenen Beziehungen erfüllt werden, im Wesentlichen der gesamte Umfang der Drahtstränge mit Kautschuk bedeckt, das Gewicht wird reduziert, und gleichzeitig werden die Korrosionsbeständigkeit und die Stoßfestigkeit hervorragend ausgebildet. Es besteht jedoch insofern ein Problem, als die Zunahme des Ermüdungswiderstands nicht als ausreichend bezeichnet werden kann, da der Verdrillwinkel des Stahlcords nicht angemessen festgesetzt ist und das Festlegen des Formfaktors ebenfalls nicht genügt.
Obwohl Patentdokument 6 beschreibt, dass ein Stahlcord mit großer Verdrillsteigung gebildet werden kann, indem die Verdrillsteigung innerhalb eines vorgegebenen Bereichs eingestellt wird, sind zudem die einzigen beschriebenen Winkel für einen Stahlcord mit einer Konstruktion von 1 × 2 dem Stand der Technik entsprechende Verdrillwinkel von 3,8° oder 3,85°. Patentdokument 6 beschreibt nicht das Verkleinern des Verdrillwinkels und/oder das Vergrößern der Verdrilllänge oder das geeignete Festlegen des Formfaktors. Deshalb besteht ein Problem darin, dass die Zunahme des Ermüdungswiderstands nicht als ausreichend bezeichnet werden kann.
Um den Ermüdungswiderstand des Stahlcords mit einer Konstruktion von 1 × 2 zu erhöhen, wird außerdem eine Konfiguration in Erwägung gezogen, bei der die Verdrilllänge des Stahlcords vergrößert wird und die Drahtstränge „linienförmigen Kontakt” statt „punktförmigen Kontakt” aufweisen, wodurch der Freiraum zwischen den Drahtsträngen reduziert und die Durchlässigkeit für den Abdeckkautschuk erhöht wird. Wenn jedoch nur die Verdrilllänge vergrößert wird, besteht ein Problem darin, dass sich die Drahtstränge einzeln bewegen und leicht aneinander reiben, was Verschleißreibung hervorruft, da die linienförmigen Kontaktabschnitte nicht mit Kautschuk bedeckt sind, wodurch der Ermüdungswiderstand nicht verbessert wird.
Deshalb besteht bei den vorstehend beschriebenen Technologien nach dem Stand der Technik insofern ein Problem, als die Reifenhaltbarkeit eines Radialluftreifens, der einen Stahlcord mit einer Konstruktion von 1 × 2 als Verstärkungsschicht verwendet, nicht verbessert werden kann.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist das Lösen der vorstehend beschriebenen Probleme der Technologie des Stands der Technik und das Bereitstellen eines Luftreifens, der erhöhte Produktivität ermöglicht und gleichzeitig der Ermüdungswiderstand eines in einer Verstärkungsschicht verwendeten Stahlcords bewahrt.
Zusätzlich zu der vorstehend genannten Aufgabe ist eine andere Aufgabe der vorliegenden Erfindung das Bereitstellen eines Luftreifens, der die Verbesserung des Ermüdungswiderstands des Stahlcords und damit die Verbesserung der Reifenhaltbarkeit durch geeignetes Festlegen eines Verdrillwinkels sowie eines Durchschnittswerts und einer Standardabweichung σ für einen Formfaktor eines Stahlcords mit einer Konstruktion von 1 × 2, der in einem Radialluftreifen verwendet wird, ermöglicht.
Mittel zum Lösen des Problems
Um die vorstehend beschriebenen Aufgaben zu erfüllen, ist der Luftreifen der vorliegenden Erfindung ein Luftreifen, der eine Verstärkungsschicht aufweist, wobei ein Stahlcord mit einer Konstruktion von 1 × 2, gebildet durch das Verdrillen von zwei Drahtsträngen, verwendet wird, wobei ein Kohlenstoffgehalt des Stahlcords 0,60 bis 0,75% beträgt, die Festigkeit des Stahlcords im Reifen 2.900 bis 3.500 MPa beträgt und ein Verdrillwinkel des Stahlcords 1,5 bis 3,0° beträgt.
Hierbei beträgt die Dicke einer Messingbeschichtung, die auf einer Außenoberfläche der Drahtstränge des Stahlcords gebildet wird, vorzugsweise 0,25 bis 0,32 μm.
Außerdem beträgt der Durchmesser der Drahtstränge des Stahlcords vorzugsweise von 0,28 bis 0,35 mm.
Die Verdrilllänge des Stahlcords beträgt zudem vorzugsweise 18 bis 40 mm.
Außerdem ist die Verstärkungsschicht vorzugsweise eine Gürtelschicht und/oder eine Seitenwandverstärkungsschicht.
Um die vorstehend beschriebenen Aufgaben zu erfüllen, beträgt des Weiteren ein Durchschnittswert des Formfaktors des Stahlcords vorzugsweise von 95 bis 105%, und eine Standardabweichung σ beträgt vorzugsweise von 5 bis 20%.
Überdies wird mindestens ein Drahtstrang der zwei Drahtstränge des Stahlcords vorzugsweise geringerem Formen unterzogen.
Außerdem ist der Luftreifen vorzugsweise ein Radialluftreifen.
Wirkung der Erfindung
Gemäß der vorliegenden Erfindung hat der Stahlcord in einem Luftreifen, der einen Stahlcord mit einer verdrillten Konstruktion von 1 × 2 als Verstärkungsschicht verwendet, einen Kohlenstoffgehalt von 0,60 bis 0,75% und ist daher weich; die Produktivität kann gesteigert werden, da sich die Bearbeitungsquote beim Drahtziehen erhöhen lässt; und außerdem kann eine Festigkeit von 2.900 bis 3.500 MPa erreicht werden, die der von Hartstahl-Cordfäden nach dem Stand der Technik gleichkommt, da eine Hochleistungsverarbeitung möglich ist, die zu hoher Ausrichtung führt. Da der Verdrillwinkel 1,5 bis 3,0° beträgt, gibt es außerdem keinen punktförmigen Kontakt zwischen den Drahtsträngen in dem Stahlcord, sondern der Kontakt entspricht eher einem linienförmigen Kontakt. So kann punktförmiger Kontakt der Drahtstränge verhindert werden, und der Ermüdungswiderstand des Stahlcords kann verbessert werden.
Mit anderen Worten ist zum Beispiel im Vergleich zu dem Luftreifen von Patentdokument 1, wobei ein Stahlcord verwendet wird, bei dem keine Hochleistungsverarbeitung eines Drahtmaterials mit geringem Kohlenstoffgehalt und keine Reduzierung des Verdrillwinkels bereitgestellt werden, die vorliegende Erfindung im Bezug auf Ermüdungswiderstand und Produktivität des Stahlcords eines Luftreifens überlegen.
Außerdem wird gemäß der vorliegenden Erfindung zusätzlich zur vorstehend beschriebenen Wirkung der Verdrillwinkel des Stahlcords reduziert, wodurch die Drahtstränge in linienförmigen Kontakt gebracht werden, und die Standardabweichung σ des Formfaktors wird erhöht und es werden lokalisierte Freiräume gebildet, durch die der Kautschuk dringen kann, was zur Verbesserung der Kautschukdurchlässigkeit führt. Somit werden das mit dem Reduzieren des Verdrillwinkels einhergehende einzelne Bewegen und Aneinanderreiben der Drahtstränge verhindert, der Formfaktor (Durchschnittswert) wird auf etwa 100% begrenzt, die Instabilität der Form des Cords wird beseitigt, es wird verhindert, dass der Elastizitätsmodul abnimmt, und demzufolge kann die Reifenhaltbarkeit verbessert werden.
Kurzbeschreibung der Erfindung
1 ist eine Querschnittsansicht, die im Bezug auf eine Mittellinie CL eine rechte Hälfte einer Ausführungsform eines Luftreifens gemäß der vorliegenden Erfindung darstellt.
2 ist eine schematische Darstellung einer Ausführungsform eines Stahlcords zum Gebrauch in der vorliegenden Erfindung.
3A ist eine Erläuterungszeichnung, die einen Cordaußendurchmesser eines Stahlcords mit einer Konstruktion von 1 × 2 darstellt. 3B ist eine Erläuterungszeichnung, die einen spiralförmigen Außendurchmesser eines einzelnen Drahtstrangs bei einzelner Extraktion darstellt.
Detaillierte Beschreibung
Der Luftreifen der vorliegenden Erfindung wird auf der Basis eines bevorzugten Beispiels, das in den beiliegenden Zeichnungen dargestellt ist, nachstehend ausführlich beschrieben.
1 ist eine Querschnittsansicht, die im Bezug auf eine Mittellinie CL eine rechte Hälfte einer Ausführungsform eines Luftreifens der vorliegenden Erfindung darstellt.
Erste Ausführungsform
Ein in 1 dargestellter Luftreifen (nachstehend einfach „Reifen” genannt) 10 ist ein Radialluftreifen, der einen Laufflächenabschnitt 12, eine Schulter 14, einen Seitenwandabschnitt 16 und einen Reifenwulstabschnitt 18 als Hauptbestandteile aufweist. Die linke Seite des Reifens, die in 1 nicht dargestellt ist, hat die gleiche Konfiguration wie die rechte Seite.
In der folgenden Beschreibung bezieht sich „Reifenbreitenrichtung” auf eine Richtung parallel zu einer Rotationsachse des Reifens, wie durch den Pfeil a in 1 angegeben, und „Reifenradialrichtung” bezieht sich auf eine Richtung senkrecht zur Rotationsachse, wie durch Pfeil b angegeben. Außerdem bezieht sich „Reifenumfangsrichtung” auf eine Rotationsrichtung, wobei die Rotationsachse die Achse in der Mitte der Rotation ist. Außerdem bezieht sich „Reifeninnenseite” auf eine untere Seite in der Reifenradialrichtung des Reifens in 1 bzw. eine Seite auf einer Innenoberfläche des Reifens, die zu einem Hohlraumbereich R weist, der einen vorgegebenen Innendruck des Reifens bereitstellt. „Reifenaußenseite” bezieht sich auf eine Oberseite des Reifens in 1, bzw. eine Seite auf einer Außenoberfläche des Reifens (eine Seite gegenüber der Innenumfangsoberfläche des Reifens), die für den Benutzer sichtbar ist.
Der Reifen 10 umfasst hauptsächlich eine Karkassenschicht 20, eine Gürtelschicht 22, eine Gürteldeckschicht 24, eine Seitenwandverstärkungsschicht 26, einen Reifenwulstkern 28, ein Reifenwulst-Füllmittel 30, eine Laufflächenkautschukschicht 32, eine Seitenwandkautschukschicht 34, eine Felgenpolsterkautschukschicht 36 und eine Innenseelenkautschukschicht 38. Wie vorstehend beschrieben, weist die linke Seite des Reifens, die in 1 nicht dargestellt ist, die gleiche Konfiguration auf wie die rechte Seite.
Bei dem in 1 dargestellten Reifen 10 der vorliegenden Erfindung ist die Karkassenschicht 20 zwischen einem Paar linker und rechter Reifenwulstabschnitte 18, 18 angeordnet, und jedes Ende in der Reifenbreitenrichtung der Karkassenschicht 20 wird von einer Reifeninnenseite zu einer Reifenaußenseite um jeweilige Reifenwulstkerne 28 nach oben umgefaltet. Die Gürtelschicht 22, die aus zwei Schichten von Stahlcordfäden gebildet wird, ist auf einer Außenumfangsseite der Karkassenschicht 20 in dem Laufflächenabschnitt 12 so angeordnet, dass sich die verstärkenden Cordfäden zwischen den Schichten kreuzen. Außerdem ist die aus einem Stahlcord gebildete Seitenwandverstärkungsschicht 26 in einem Bereich bereitgestellt, der vom Seitenwandabschnitt 16 zum Reifenwulstabschnitt 18 entlang einer Außenseite eines umgefalteten Endes der Karkassenschicht 20 reicht.
Nachstehend wird jeder der Bestandteile des Reifens 10 ausführlich beschrieben.
Im Laufflächenabschnitt 12 sind Stegabschnitte 12b, die eine Laufflächenoberfläche 12a der Reifenaußenseite bilden, und Laufflächenrillen 12c, die in der Laufflächenoberfläche 12a ausgebildet sind, bereitgestellt. Die Stegabschnitte 12b werden von den Laufflächenrillen 12c begrenzt. Zu den Laufflächenrillen 12c zählen Hauptrillen, die kontinuierlich in der Reifenumfangsrichtung ausgebildet sind, und mehrere Stollenrillen (nicht dargestellt), die in der Reifenbreitenrichtung verlaufen. In der Laufflächenoberfläche 12a wird von den Laufflächenrillen 12c und den Stegabschnitten 12b ein Laufflächenprofilmuster gebildet.
Die Karkassenschicht 20 bildet das Gerüst des Reifens und verläuft in der Reifenbreitenrichtung von einem Abschnitt, der dem Laufflächenabschnitt 12 entspricht, durch Abschnitte, die der Schulter 14 und dem Seitenwandabschnitt 16 entsprechen, zum Reifenwulstabschnitt 18. Die Karkassenschicht 20 weist eine Konfiguration auf, bei der aus organischen Fasern gebildete verstärkende Cordfäden in einem festen Abstand angeordnet sind, in eine einzige Richtung weisen, zum Beispiel die Reifenbreitenrichtung, und mit einem Cordbeschichtungskautschuk bedeckt sind. Die Karkassenschicht 20 wird über das Paar linker und rechter Reifenwulstkerne 28 (nachstehend beschrieben) von der Reifeninnenseite zur Reifenaußenseite gefaltet, um einen Endabschnitt A in einem Bereich des Seitenwandabschnitts 16 zu bilden, und ist aus einem Hauptabschnitt 20a und einem umgefalteten Abschnitt 20b gebildet, die vom Reifenwulstkern 28 begrenzt sind. Die in 1 nicht dargestellte linke Seite des Reifens hat einen Endabschnitt, der dem der rechten Seite identisch ist.
Die Gürtelschicht 22 ist in der Reifenumfangsrichtung befestigt, ist eine Verstärkungsschicht zum Verstärken der Karkassenschicht 20 und ist eine Verstärkungsschicht, bei der die vorliegende Erfindung angewendet wird. Die Gürtelschicht 22 ist zwischen der linken und der rechten Schulter 14 in einer Position bereitgestellt, die dem Laufflächenabschnitt 12 entspricht, und beinhaltet einen ersten Gürtel 22a auf einer Innenseite und einen zweiten Gürtel 22b auf einer Außenseite. Bei dieser Ausführungsform weisen sowohl der erste Gürtel 22a als auch der zweite Gürtel 22b der Gürtelschicht 22 eine Konfiguration auf, bei der die verstärkenden Cordfäden, die aus dem Stahlcord gebildet werden, auf den die vorliegende Erfindung angewendet wird, in einem festgelegten Abstand angeordnet sind und in eine Richtung weisen, die im Bezug auf die Reifenumfangsrichtung geneigt ist, und mit dem Cordbeschichtungskautschuk (nachstehend „Beschichtungskautschuk” genannt) beschichtet sind.
Der Stahlcord, der für die vorliegende Erfindung kennzeichnend ist und der die verstärkenden Cordfäden des ersten Gürtels 22a und des zweiten Gürtels 22b ausmacht, ist nachstehend ausführlich beschrieben.
Außerdem wird in dieser Ausführungsform der Stahlcord der vorliegenden Erfindung auf sowohl in dem ersten Gürtel 22a als auch in dem zweiten Gürtel 22b der Gürtelschicht 22 angewendet, jedoch ist die vorliegende Erfindung nicht darauf beschränkt, und der Stahlcord der vorliegenden Erfindung kann auch nur in einem des ersten Gürtels 22a und des zweiten Gürtels 22b der Gürtelschicht 22 angewendet werden. Wenn der Stahlcord der vorliegenden Erfindung in der nachstehend beschriebenen Seitenwandverstärkungsschicht 26 angewendet wird, wird der Stahlcord der vorliegenden Erfindung weder in dem ersten Gürtel 22a noch in dem zweiten Gürtel 22b der Gürtelschicht 22 angewendet, stattdessen kann ein Stahlgürtel nach dem Stand der Technik oder ein verstärkender Cord nach dem Stand der Technik aus einem organischen Fasercord, der Polyester, Nylon, aromatische Polyamide oder Ähnliches enthält, verwendet werden.
Die Gürteldeckschicht 24 wird auf der Reifenaußenseite der Gürtelschicht 22 bereitgestellt und bedeckt die Gürtelschicht 22 in der Reifenbreitenrichtung von einem Ende zum anderen Ende und enthält organische Fasern, die die Gürtelschicht 22 verstärken. Solange die Gürteldeckschicht 24 die Gürtelschicht 22 verstärken kann, kann die Gürteldeckschicht 24 so konfiguriert sein, dass sie nur einen Teil der Gürtelschicht 22 bedeckt.
Zum Beispiel ist, wie in 1 dargestellt, der Reifen 10 mit einer Gürteldeckschicht 24 konfiguriert, die eine Schicht 24a, die die Gürtelschicht 22 von einem Ende zum anderen Ende in der Reifenbreitenrichtung bedeckt, und eine Schicht 24b auf einer Außenseite der Schicht 24a, die ein Ende der Gürtelschicht 22 bedeckt, aufweist.
Der Reifenwulstkern 28, um den die Karkassenschicht 20 gefaltet wird und der zum Fixieren des Reifens 10 am Rad dient, ist in dem Reifenwulstabschnitt 18 bereitgestellt. Außerdem ist auch das Reifenwulst-Füllmittel 30 so in dem Reifenwulstabschnitt 18 bereitgestellt, das es mit dem Reifenwulstkern 28 in Kontakt ist. Deshalb sind der Reifenwulstkern 28 und das Reifenwulst-Füllmittel 30 zwischen dem Hauptabschnitt 20a und dem umgefalteten Abschnitt 20b der Karkassenschicht 20 eingeschlossen.
Außerdem ist die Seitenwandverstärkungsschicht 26, die die verstärkenden Cordfäden enthält, die im Bezug auf die Reifenumfangsrichtung geneigt sind, in den Reifenwulstabschnitt 18 eingebettet.
Bei dieser Ausführungsform ist die Seitenwandverstärkungsschicht 26 zwischen dem Hauptabschnitt 20a der Karkassenschicht 20 und dem Reifenwulst-Füllmittel 30 an dem Reifenwulstabschnitt 18 und zwischen dem Hauptabschnitt 20a und dem umgefalteten Abschnitt 20b der Karkassenschicht 20 an dem Seitenwandabschnitt 16 angeordnet; und verläuft vom Reifenwulstkern 28 zu einem Endabschnitt B der Seite der Schulter 14, weiter entlang der Reifenradialrichtung als der Endabschnitt A des umgefalteten Abschnitts 20b.
Man beachte, dass ein anderer Endabschnitt C der Seitenwandverstärkungsschicht 26 in der Nähe des Reifenwulstkerns 28 zwischen dem Hauptabschnitt 20a der Karkassenschicht 20 und dem Reifenwulst-Füllmittel 30 verläuft. Außerdem kann die Seitenwandverstärkungsschicht 26 zwischen dem umgefalteten Abschnitt 20b der Karkassenschicht 20 und dem Reifenwulstkern 28 und/oder dem Reifenwulst-Füllmittel 30 an dem Reifenwulstabschnitt 18 und zwischen dem Hauptabschnitt 20a und dem umgefalteten Abschnitt 20b an dem Seitenwandabschnitt 16 oder aber an einer Außenseite in der Reifenbreitenrichtung des umgefalteten Abschnitts 20b an dem Reifenwulstabschnitt 18 und an einer Außenseite des Hauptabschnitts 20a an dem Seitenwandabschnitt 16 angeordnet sein. Außerdem kann die Seitenwandverstärkungsschicht 26 in Kombinationen dieser Konfigurationen angeordnet sein.
Die Seitenwandverstärkungsschicht 26 weist eine Konfiguration auf, bei der die verstärkenden Cordfäden, die aus dem Stahlcord gebildet werden, auf den die vorliegende Erfindung angewendet wird, in einem festgelegten Abstand angeordnet sind und in eine Richtung weisen, die im Bezug auf die Reifenumfangsrichtung geneigt ist, und mit dem Cordbeschichtungskautschuk beschichtet sind. Man beachte, dass der Stahlcord, der für die vorliegende Erfindung kennzeichnend ist und der die verstärkenden Cordfäden der Seitenwandverstärkungsschicht 26 ausmacht, nachstehend ausführlich beschrieben ist.
Außerdem wird in dieser Ausführungsform der Stahlcord der vorliegenden Erfindung in der Seitenwandverstärkungsschicht 26 angewendet, jedoch ist die vorliegende Erfindung nicht speziell darauf beschränkt. Wenn der Stahlcord der vorliegenden Erfindung in der Gürtelschicht 22 angewendet wird, wie vorstehend beschrieben, wird der Stahlcord der vorliegenden Erfindung nicht in der Seitenwandverstärkungsschicht 26 angewendet, stattdessen kann ein Stahlgürtel nach dem Stand der Technik oder ein verstärkender Cord nach dem Stand der Technik aus einem organischen Fasercord, der Polyester, Nylon, aromatische Polyamide oder Ähnliches enthält, verwendet werden.
Solange die Seitenwandverstärkungsschicht 26 die Seite (Seitenwand) des Reifens 10 verstärken kann, mit anderen Worten, den Reifenwulstabschnitt 18 und/oder den Seitenwandabschnitt 16, kann die Seitenwandverstärkungsschicht 26 auf der Gesamtheit oder einem Teil des Reifenwulstabschnitts 18 und/oder des Seitenwandabschnitts 16 bereitgestellt werden. Zudem ist die Position des Endabschnitts nicht eingeschränkt. Zum Beispiel kann der Endabschnitt der Seitenwandverstärkungsschicht 26 auf einen Bereich ausgeweitet werden, der die Gürtelschicht 22 der Schulter 14 berührt, und auf dem gesamten Reifenwulstabschnitt 18 und dem Seitenwandabschnitt 16 bereitgestellt werden. Alternativ kann der Endabschnitt der Seitenwandverstärkungsschicht 26 nur an dem Reifenwulstabschnitt 18 oder nur an dem Seitenwandabschnitt 16 bereitgestellt werden oder kann zum Beispiel in mehrere Abschnitte unterteilt und separat an dem Reifenwulstabschnitt 18 und an dem Seitenwandabschnitt 16 bereitgestellt werden.
Außerdem kann der Bereich, in dem die Seitenwandverstärkungsschicht 26 bereitgestellt ist, entsprechend dem Typ des verwendeten verstärkenden Cords verändert werden. Zum Beispiel ist bei Verwendung des Stahlcords gemäß der vorliegenden Erfindung oder eines Stahlcords nach dem Stand der Technik als verstärkender Cord der Seitenwandverstärkungsschicht 26 die Seitenwandverstärkungsschicht 26 vorzugsweise zwischen dem Reifenwulst-Füllmittel 30 und dem umgefalteten Abschnitt 20b der Karkassenschicht 20 angeordnet; und bei Verwendung eines organischen Fasercords ist die Seitenwandverstärkungsschicht 26 vorzugsweise so angeordnet, dass sie den Reifenwulstkern 28 und das Reifenwulst-Füllmittel 30 einhüllt.
Der Reifen 10 enthält die Laufflächenkautschukschicht 32, die den Laufflächenabschnitt 12 bildet, die Seitenwandkautschukschicht 34, die den Seitenwandabschnitt 16 bildet, die Felgenpolsterkautschukschicht 36 und die Innenseelenkautschukschicht 38, die an der Innenumfangsoberfläche des Reifens bereitgestellt ist, als andere Kautschukmaterialien.
In der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung hat, wie in 2 dargestellt, ein Stahlcord 40, der als verstärkende Cordfäden der Gürtelschicht 22 verwendet wird, eine verdrillte Konstruktion von 1 × 2, die durch gemeinsames Verdrillen der zwei Drahtstränge 42 in einer festgelegten Verdrillsteigung gebildet wird. Der Stahlcord 40 ist so konfiguriert, dass er einen Kohlenstoffgehalt von 0,60 bis 0,75%, eine Festigkeit von 2.900 bis 3.500 MPa, wenn er in den Reifen 10 eingebettet ist, und einen Verdrillwinkel α von 1,5 bis 3,0° aufweist.
Der Stahlcord 40 mit der vorstehend beschriebenen Konfiguration kann anhand des nachstehend beschriebenen Verfahrens hergestellt werden.
Ein Stahlstab mit einem Kohlenstoffgehalt von 0,60 bis 0,75% und einem Durchmesser von ungefähr 5,5 bis 6,0 mm wird als Rohmaterial verwendet. Zunächst wird der Stahlstab mit niedrigem Kohlenstoffgehalt zu einem Draht gezogen, um einen halbfertigen Stabdraht mit einem Durchmesser von ungefähr 2,0 ± 0,02 mm zu bilden. Danach wird der halbfertige Stabdraht vermessingt. Diese Messingbeschichtung dient als Bindeschicht für den Kautschuk und als Schmierschicht beim Durchführen des letztendlichen Drahtziehens. Als Nächstes wird ein Drahtstrang mit einem Durchmesser von ungefähr 0,28 bis 0,35 mm gebildet, indem der vermessingte halbfertige Stabdraht gezogen wird, wobei der letztendliche Grad des Drahtziehens relativ groß ist und bei 3,8 oder größer liegt. Außerdem werden zwei der Drahtstränge nebeneinander ausgerichtet und in einem relativ kleinen Verdrillwinkel von 1,5 bis 3,0° verdrillt. So kann ein Stahlcord erlangt werden, der im Reifen eine Festigkeit von 2.900 bis 3.500 MPa und eine verdrillte Konstruktion von 1 × 2 aufweist.
Es kann eine fortgeschrittene Maschinenbearbeitung mit hoher Produktivität durchgeführt werden, da beim vorstehend beschriebenen Drahtziehen ein Stahlcord mit einem niedrigen Kohlenstoffgehalt verwendet wird. Da Hochleistungsverarbeitung durchgeführt wird, die zu einem großen Unterschied im Durchmesser von 3,8 oder größer beim letztendlichen Drahtziehen führt, kann zudem ein Drahtstrang mit einer hohen Festigkeit von 2.900 MPa oder größer erlangt werden, und der Stahlcord mit einer verdrillten Konstruktion von 1 × 2 kann so konfiguriert werden, dass er eine Festigkeit von 2.900 bis 3.500 MPa aufweist. Da der dicke halbfertige Stabdraht gezogen und zu einem Drahtstrang geformt werden kann, ohne die Bearbeitungsgeschwindigkeit zu reduzieren, können der halbfertige Stabdraht und der beschichtete Draht überdies stärker sein, und die Bearbeitungseffizienz (Gewicht pro Zeiteinheit) kann verbessert werden.
Wenn der Kohlenstoffgehalt des Stahlcords 40 weniger als 0,60% beträgt, ist der Stahlcord 40 übermäßig weich, und der Ermüdungswiderstand wird beeinträchtigt. Wenn der Kohlenstoffgehalt 0,75% übersteigt, ist der Stahlcord 40 hart, wodurch eine reduzierte Bearbeitungsgeschwindigkeit notwendig wird und die Produktivität sinkt. Mit anderen Worten, wenn der halbfertige Stabdraht nicht dünner gemacht wird, anders als in dem vorstehend beschriebenen Fall der vorliegenden Erfindung, nimmt das letztendliche Drahtziehen mehr Zeit in Anspruch, und außerdem sinkt die Bearbeitungseffizienz des halbfertigen Stabdrahts aufgrund des Dünnermachens des halbfertigen Stabdrahts, und auch die Beschichtungseffizienz nimmt ab.
Der Stahlcord 40 der vorliegenden Erfindung ist so konfiguriert, dass er eine Festigkeit von 2.900 bis 3.500 MPa aufweist, wenn er in den Reifen 10 eingebettet wird, und eine Festigkeit behält, die der von Cordfäden nach dem Stand der Technik gleichkommt. Wenn die Festigkeit kleiner als 2.900 MPa ist, sinkt die Reifenhaltbarkeit infolge einer Reduzierung in der Festigkeit der Reifenverstärkungsschicht. Wenn andererseits die Festigkeit 3.500 MPa übersteigt, bricht der Draht leichter, und die Reifenhaltbarkeit nimmt infolge einer Verminderung der Biegbarkeit des Drahts ab.
Da der Stahlcord 40 der vorliegenden Erfindung einen geringen Kohlenstoffgehalt aufweist und weich ist, besteht bei Verwendung in der vorliegenden Form insofern ein Problem, als die Drahtstränge 42 einander während des Gebrauchs berühren und an den Kontaktpunkten für ein Brechen anfällig sind. Da jedoch der Verdrillwinkel α auf einen niedrigen Bereich von 1,5 bis 3,0° eingestellt wird, haben die Drahtstränge 42 eher linienförmigen als punktförmigen Kontakt, wenn die Drahtstränge 42 einander berühren. So kann ein durch punktförmigen Kontakt zwischen den Drahtsträngen 42 hervorgerufenes Brechen verhindert werden. Wenn der Verdrillwinkel α des Stahlcords 40 in dem Reifen kleiner als 1,5° ist, nimmt der Zusammenhalt ab, und die Form des Cord wird instabil, was zu einer Beeinträchtigung der Reifenhaltbarkeit führt. Wenn andererseits der Verdrillwinkel α 3,0° übersteigt, werden die Drahtstränge 42 anfällig für punktförmigen Kontakt, und ein durch punktförmigen Kontakt hervorgerufenes Brechen wird erleichtert.
Der Verdrillwinkel α ist hierbei ein Winkel, der von der Längsrichtung des Cords und den Drahtsträngen 42 gebildet wird, und ist ein Wert, der aus einem Schichtkerndurchmesser R, der durch Subtrahieren eines Drahtstrangdurchmessers Rw von einem Corddurchmesser Rc (Rc – Rw) gewonnen wird, und einer Verdrilllänge L pro 1 Verdrillsteigung anhand der Formel α = 180/π × tan^–1[π × R/L) ermittelt wird.
Außerdem sind die Drahtstränge 42 des Stahlcords 40 vorzugsweise so konfiguriert, dass sie einen Durchmesser von 0,28 bis 0,35 mm aufweisen. Wenn der Durchmesser der Drahtstränge 42 kleiner als 0,28 mm ist, lässt sich die Produktivität nicht verbessern. Wenn andererseits der Durchmesser der Drahtstränge 42 0,35 mm übersteigt, kann der Ermüdungswiderstand des Drahts nicht aufrechterhalten werden.
Die Messingbeschichtung 44 auf den Außenoberflächen der Drahtstränge 42 des Stahlcords 40 ist vorzugsweise so konfiguriert, dass sie eine Dicke von 0,25 bis 0,32 μm aufweist. Wenn die Dicke der Messingbeschichtung 44 kleiner als 0,25 μm ist, ist das Material der Drahtstränge 42 anfällig dafür, stellenweise freigelegt zu werden, was zu einer Beeinträchtigung der Reifenhaltbarkeit führt. Wenn andererseits die Dicke der Messingbeschichtung 44 0,32 μm übersteigt, wird die Bindeschicht der Messingbeschichtung 44 spröde und anfällig für ein Ablösen vom Kautschuk, was zu einer Beeinträchtigung der Reifenhaltbarkeit führt.
Außerdem ist es zusätzlich zu dem vorstehend beschriebenen Verdrillwinkel ferner bevorzugt, dass die Verdrilllänge L des Stahlcords 40 von 18 bis 40 mm beträgt. Wenn die Verdrilllänge L kleiner als 18 mm ist, kann ein durch punktförmigen Kontakt der Drahtstränge 42 hervorgerufenes Brechen nicht verhindert werden. Wenn andererseits die Verdrilllänge L 40 mm übersteigt, wird die Form des Cord aufgrund einer Abnahme im Zusammenhalt instabil.
Der Stahlcord 40 mit der vorstehend beschriebenen Konfiguration kann zusätzlich zum Gebrauch für die Gürtelschicht 22 auf ähnliche Weise für andere Verstärkungsschichten, wie die Seitenwandverstärkungsschicht 26 und dergleichen, verwendet werden.
Der Luftreifen gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist im Allgemeinen wie vorstehend beschrieben konfiguriert.
Zweite Ausführungsform
Zusätzlich zur Konfiguration des Luftreifens der ersten Ausführungsform kann ein Luftreifen einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung durch geeignetes Festlegen des Verdrillwinkels des Stahlcords und des Durchschnittswerts und der Standardabweichung σ des Formfaktors ferner der Ermüdungswiderstand des Stahlcords verbessern und gleichzeitig die in der ersten Ausführungsform erreichte Produktivität aufrechterhalten, ohne die Verbesserung davon zu beeinträchtigen, und kann demzufolge die Reifenhaltbarkeit erhöhen.
Man beachte, dass der Luftreifen der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung eine Konfiguration aufweist, die der der ersten Ausführungsform identisch ist, mit Ausnahme des Verdrillwinkels des Stahlcords und des Durchschnittswerts und der Standardabweichung σ des Formfaktors. Deshalb wurden Beschreibungen identischer Aspekte der Konfiguration ausgelassen und hauptsächlich Aspekte beschrieben, die sich unterscheiden.
In der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist ein Stahlgürtel beschrieben, der beispielhaft für die vorliegenden Erfindung ist und der als der erste Gürtel 22a und der zweite Gürtel 22b der Gürtelschicht 22 und als die Seitenwandverstärkungsschicht 26 verwendet wird.
Diese Ausführungsform verwendet einen Stahlcord mit einer Konstruktion von 1 × 2, gebildet durch das gemeinsame Verdrillen von zwei Drahtsträngen (nachstehend einfach als „Drahtstränge” bezeichnet), als Verstärkungsschicht eines Reifens, wobei der Kohlenstoffgehalt des Stahlcords 0,60 bis 0,75%, die Festigkeit des Stahlcords bei dem Einbetten in den Reifen 2.900 bis 3.500 MPa beträgt, der Verdrillwinkel (Verdrillwinkel α) des Stahlcords in dem Reifen 1,5 bis 3,0 Grad beträgt und der Durchschnittswert des Formfaktors des Stahlcords 95 bis 105% beträgt und die Standardabweichung σ davon 5 bis 20% beträgt.
Man beachte, dass der Kohlenstoffgehalt des Stahlcords, die Festigkeit des Stahlcords bei dem Einbetten in den Reifen und der Verdrillwinkel α (nachstehend einfach als „Verdrillwinkel” bezeichnet) des Stahlcords in dem Reifen so sind wie in der ersten Ausführungsform. Deshalb wird ihre Beschreibung ausgelassen.
Wenn bei dem Reifen ein Cordaußendurchmesser des Stahlcords bei konzentrischem Verdrillen der zwei Drahtstränge ohne Freiraum 100 beträgt, ist der Formfaktor des Stahlcords mit einer einfach verdrillten Konstruktion von 1 × 2, gebildet durch das gemeinsame Verdrillen von zwei Drahtsträngen, durch einen spiralförmigen Außendurchmesser eines einzigen Drahtstrangs definiert, wenn dieser einzeln extrahiert würde.
Speziell wird ein in 3A dargestellter Stahlcord 50 durch gemeinsames Verdrillen von zwei Drahtsträngen 52, ohne einen Freiraum zu lassen, gebildet. Deshalb beträgt der Cordaußendurchmesser D1 des Stahlcords 50 das Zweifache eines Durchmessers d (Drahtstrangdurchmesser) eines der Drahtstränge 52 oder 2d, wenn D1 = 2d. Zum Beispiel beträgt bei einem Stahlcord von 1 × 2 × 0,30HT der Drahtstrangdurchmesser d 0,30 mm, also beträgt der Cordaußendurchmesser D1 0,60 mm (0,30 × 2).
Auch wenn andererseits der Stahlcord 50 durch gemeinsames Verdrillen von zwei der Drahtstränge 52 ohne Freiraum gebildet wird, hat der Drahtstrang 52 beim einzelnen Herausziehen jedes der zwei verdrillten Drahtstränge 52, wie in 3B dargestellt, eine spiralförmige Form. Da er in einem verdrillten Zustand expandiert oder kontrahiert wurde, ist der Spiralenaußendurchmesser H1, der der Außendurchmesser der Spiralhülle ist, jedoch ein vorgegebener Wert. Durch Ermitteln des Spiralenaußendurchmessers H1 und Einsetzen in die Formel (H1/D1) × 100 kann der Formfaktor des Stahlcords bestimmt werden.
Man beachte, dass in dieser Ausführungsform der Formfaktor des Stahlcords, speziell der Durchschnittswert (Durchschn.) und die Standardabweichung σ des Formfaktors, zum Beispiel anhand des nachstehenden Verfahrens berechnet werden können:

1) Man zieht den Stahlcord aus dem Reifen.
2) Mithilfe eines Universalmessers entfernt man den Kautschuk von der Außenseite des Stahlcords.
3) Man taucht den Stahlcord in Aceton ein (bis sich der Cord leicht zerlegen lässt) und führt Wärme zu.
4) Ohne plastisches Verformen des Drahtstrangs zu verursachen, zerlegt man den Stahlcord und trennt die Drahtstränge.
5) Mit einem Projektor misst man vier aufeinander folgende Wellenhöhen (mm) eines der Drahtstränge in einem Abschnitt, der in der Reifenmitte angeordnet ist.
6) Unter Verwendung von H1 als Durchschnittswert der vier aufeinander folgenden Wellenhöhen und D1 als Cordaußendurchmesser, der im Vorfeld aus dem Drahtstrangdurchmesser berechnet wurde, ermittelt man den Formfaktor (%) anhand der Formel (H1/D1) × 100.
7) Mit derselben Vorgehensweise ermittelt man den Formfaktor des anderen Drahtstrangs.
8) Man führt denselben Test für acht Positionen an dem Umfang des Reifens durch.
9) Man ermittelt die Formfaktoren für acht der Stahlcordfäden (also 16 Drahtstränge) und berechnet den Formfaktor (Durchschn., σ) des Stahlcords.

Somit können der Durchschnittswert (Durchschn.) und die Standardabweichung σ des Formfaktors berechnet werden.
Außerdem kann der Verdrillwinkel des Stahlcords durch nachstehendes Verfahren berechnet werden

1) Man zieht den Stahlcord aus dem Reifen.
2) Mithilfe eines Universalmessers entfernt man den Kautschuk von der Außenseite des Stahlcords.
3) Man misst den Corddurchmesser und die Verdrilllänge.
4) Man zerlegt den Stahlcord und entfernt den Kautschuk zwischen denDrahtsträngen mit einem Universalmesser.
5) Man misst den Drahtstrangdurchmesser.
6) Man führt denselben Test für acht Positionen an dem Umfang des Reifens durch.
7) Anhand der folgenden Formel berechnet man den Verdrillwinkel der acht Stahlcordfäden und ermittelt den Durchschnittswert der Verdrillwinkel.

Verdrillwinkel (Winkel α) = 180/π × arctan(π × Schichtkerndurchmesser/Verdrilllänge)

Schichtkerndurchmesser = Corddurchmesser – Drahtstrangdurchmesser

Auch in dieser Ausführungsform wird der Verdrillwinkel α eines Stahlcords mit einer Konstruktion nach dem Stand der Technik von 1 × 2 reduziert, zum Beispiel von einem Verdrillwinkel von 3,9 Grad bei einer Verdrilllänge von 14 mm auf einen Verdrillwinkel von 1,5 bis 3,0 Grad, wodurch die Drahtstränge in linienförmigen Kontakt gebracht werden. Wenn die Drahtstränge in linienförmigen Kontakt gebracht werden, neigen die Drahtstränge jedoch dazu, sich einzeln zu bewegen und aneinander zu reiben. Deshalb können durch Festlegen des Formfaktors, insbesondere durch Festlegen einer großen Standardabweichung σ des Formfaktors des Stahlcords von 5 bis 20% unter Ausbildung lokalisierter Freiräume, durch die der Abdeckkautschuk dringen kann, und Erhöhen der Durchlässigkeit für den Abdeckkautschuk die einzelne Bewegung und das Aneinanderreiben der Drahtstränge verhindert werden. Zudem werden negative Auswirkungen auf den Ermüdungswiderstand des Stahlcords aufgrund von Instabilität der Form des Stahlcords und/oder eine Abnahme des anfänglichen Elastizitätsmoduls des Stahlcords vermieden. Deshalb wird die Reifenhaltbarkeit verbessert.
Somit wird auch in dieser Ausführungsform der Verdrillwinkel des Stahlcords auf einen Bereich von 1,5 bis 3.0 Grad begrenzt. Wie vorstehend beschrieben, ist der Grund dafür, dass die Form des Cords instabil wird, wenn der Verdrillwinkel des Stahlcords kleiner als 1,5 Grad ist, und wenn der Verdrillwinkel des Stahlcords 3,0 Grad übersteigt, keine Wirkung der Verbesserung der Reifenhaltbarkeit gegenüber der eines Stahlcords nach dem Stand der Technik mit einer Konstruktion von 1 × 2 erzielt werden kann.
Außerdem ist es in dieser Ausführungsform notwendig, den Durchschnittswert (Durchschn.) des Formfaktors des Stahlcords auf 95 bis 105% zu begrenzen. Der Grund dafür ist eine Abnahme des Elastizitätsmoduls, während das Eindringen des Kautschuks in die Freiräume zwischen den Drahtsträngen erleichtert wird, wenn der Formfaktor (Durchschn.) groß ist. Speziell wird, wenn der Formfaktor (Durchschn.) kleiner als 95% ist, die Form des Stahlcords instabil, der Ermüdungswiderstand des Stahlcords sinkt, und die Reifenhaltbarkeit wird beeinträchtigt. Wenn der Formfaktor (Durchschn.) größer als 105% ist, nimmt der anfängliche Elastizitätsmodul des Stahlcords ab, und die Reifenhaltbarkeit wird beeinträchtigt.
Außerdem ist es in dieser Ausführungsform notwendig, die Standardabweichung σ des Formfaktors des Stahlcords auf 5 bis 20% zu begrenzen. Der Grund dafür ist, dass bei großer Standardabweichung σ des Formfaktors lokalisierte Freiräume gebildet werden, durch die der Beschichtungskautschuk dringen kann, und die Durchlässigkeit für den Beschichtungskautschuk verbessert wird. Dadurch lässt sich die Erzeugung von Verschleißreibung aufgrund einzelner Bewegung und Aneinanderreiben der Drahtstränge verhindern. Speziell werden, wenn die Standardabweichung σ des Formfaktors kleiner als 5% ist, die lokalisierten Freiräume, durch die der Beschichtungskautschuk dringen kann, nicht gebildet, und die Drahtstränge bewegen sich einzeln. Wenn die Standardabweichung σ des Formfaktors 20% übersteigt, wird die Form des Stahlcords instabil, und die Reifenhaltbarkeit wird beeinträchtigt.
Außerdem beträgt auch in dieser Ausführungsform aus den vorstehend beschriebenen Gründen der Drahtstrangdurchmesser d des Stahlcords vorzugsweise von 0,28 bis 0,35 mm.
Zudem wird in der vorliegenden Erfindung mindestens ein Drahtstrang der zwei Drahtstränge des Stahlcords vorzugsweise geringfügigem Vorformen unterzogen. So wird die Bildung der lokalisierten Freiräume, durch die der Abdeckkautschuk dringen kann, erleichtert.
In der vorliegenden Erfindung sind die Abmessungen und die Form der geringfügigen Formung nicht speziell eingeschränkt. Es kann jede nach dem Stand der Technik bekannte geringfügige Formung angewendet werden, die im Vorfeld an den Drahtsträngen des Stahlcords durchgeführt wird. Es wird zum Beispiel bevorzugt, dass die Form spiralförmig oder wellenartig ist und die Steigung 1/2 bis 1/20 der Verdrillsteigung des Cords beträgt.
Man beachte, dass die geringfügige Formung vorzugsweise im Vorfeld mit einer Formvorrichtung durchgeführt wird.
Der Luftreifen gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist im Allgemeinen wie vorstehend beschrieben konfiguriert.
Ausführungsbeispiele
Ausführungsbeispiel 1
Es wurden Luftreifen hergestellt, die Reifengröße von 145R12 aufwiesen und mit zwei Schichten einer Gürtelschicht versehen waren, deren Stahlcordfäden (1 × 2 × 0,30) eine Einführungsdichte von 40 Cordfäden/50 mm aufwiesen. Speziell wurden Stahlcordfäden mit einem Kohlenstoffgehalt des Stahlstabs, aus dem der Stahlcord gebildet wird; einem Grad des letztendlichen Drahtziehens des Stahlcords; und einer Verdrilllänge, einem Verdrillwinkel, einer Cordkraft und einer Cordfestigkeit des Stahlcords in dem Reifen, die wie in Tabelle 1 dargestellt variieren, verwendet, um sieben Arten von Luftreifen für das Beispiel des Stands der Technik 1, Ausführungsbeispiele 1 und 2 und Vergleichsbeispiele 1 bis 4 herzustellen.
Hierbei bezieht sich „Grad des letztendlichen Drahtziehens” auf einen Wert, der gemäß der Formel 2 × ln(R1/R2) berechnet wird, wobei der Durchmesser eines beschichteten Drahts R1 ist und der letztendliche Drahtdurchmesser R2 ist.
Das Beispiel des Stands der Technik 1 ist ein Beispiel, bei dem ein hochfester Stahlstab mit einem hohen Kohlenstoffgehalt als Rohmaterial verwendet wird, wobei, während die Cordfestigkeit die Bereichsgrenzen der vorliegenden Erfindung erfüllt, der Kohlenstoffgehalt und der Verdrillwinkel die Bereichsgrenzen der vorliegenden Erfindung nicht erfüllen. Die Ausführungsbeispiele 1 und 2 sind Beispiele, bei denen ein Stahlstab mit einem geringeren Kohlenstoffgehalt als Rohmaterial verwendet wird, wobei der Kohlenstoffgehalt und der Verdrillwinkel innerhalb der jeweiligen Bereiche, die in der vorliegenden Erfindung festgelegt sind, variieren. Die Vergleichsbeispiele 1 bis 4 sind Beispiele, bei denen der Kohlenstoffgehalt des Stahlstabs innerhalb des in der vorliegenden Erfindung festgelegten Bereichs liegt, während der Verdrillwinkel oder die Cordfestigkeit außerhalb des in der vorliegenden Erfindung festgelegten Bereichs liegen.
Jeder dieser 7 Arten von Testreifen wurde den folgenden Tests unterzogen, und die Haltbarkeit der Reifen wurde gemessen. Die Ergebnisse wurden in Tabelle 1 festgehalten.
Bei den Reifen der Ausführungsbeispiele 1 und 2 war die Haltbarkeit größer als oder gleich der des Reifen aus dem Beispiel des Stands der Technik. Die Cordkraft von Vergleichsbeispiel 1 sank, und die Plastizität von Vergleichsbeispiel 2 sank. Außerdem trat in Vergleichsbeispiel 3 Brechen durch punktförmigen Kontakt auf und die Form in Vergleichsbeispiel 4 wurde instabil.
Haltbarkeit der Reifen

Jeder der Testreifen wurde auf eine Felge der Größe 12 × 4,00B aufgezogen und auf einen Luftdruck von 170 kPa aufgeblasen. Die Belastung wurde auf 3,2 ± 2,1 kN eingestellt, der Schräglaufwinkel wurde auf 0 ± 4° eingestellt, und die aufgezogenen Reifen wurden mit einer Geschwindigkeit von 25 km/h auf einer Drehtrommel mit einem Durchmesser von 1707 mm gefahren, während die rechteckigen Wellen der Belastung und des Schräglaufwinkels mit 0,067 Hz variierten. Dieser Lauftest wurde durchgeführt, bis der Testreifen versagte, und die Fahrtstrecke wurde gemessen. Die Ergebnisse wurden als Indexwerte aufgezeichnet, wobei der Wert der Fahrtstrecke vom Beispiel des Stands der Technik 1 100 betrug. Ein größerer Indexwert gibt überlegene Reifenhaltbarkeit an. Tabelle 1

		Beispiel des Stands der Technik	Erfindungsbeispiel		Vergleichsbeispiel
		1	1	2	1	2	3	4
Stahlstab	Kohlenstoffgehalt (%)	0,82	0,72	0,62	0,72	0,72	0,72	0,72
Stahlcord	Grad des letztendlichen Drahtziehens	3,5	3,8	4,2	3,5	4,4	3,8	3,8
Stahlcord (im Reifen)	Verdrilllänge (mm)	14	20	25	20	20	14	40
	Verdrillwinkel (°)	3,9	2,7	2,2	2,2	2,7	3,9	1,3
	Cordkraft (N)	450	450	450	400	500	445	455
Cordfestigkeit	Cordfestigkeit (MPa)	3183	3183	3183	2829	3537	3148	3218
Bewertung	Reifenhaltbarkeit (Indexwert)	100	101	102	98	99	97	99

Erfindungsbeispiel 2
Die Wirksamkeit eines Radialluftreifens der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wurde untersucht, wobei der Radialluftreifen ein Reifen zum Gebrauch an einem PKW mit einer Reifengröße von 145R12 und einer Felgengröße von 12 × 4,00B ist.
Es wurde ein Stahlcord von 1 × 2 × 0,3HT als der Stahlcord des ersten und des zweiten Gürtels 22a und 22b der Gürtelschicht 22 des in 1 dargestellten Reifens 10 verwendet, und die Cordeinführungsdichte betrug 40,0 Cordfäden/50 mm.
Wie in Tabelle 2 dargestellt, wurden der Kohlenstoffgehalt des Stahlstabs, aus dem der Stahlcord gebildet wird; der Grad des letztendlichen Drahtziehens des Stahlcords; die Verdrilllänge, der Verdrillwinkel, die Cordkraft und die Cordfestigkeit des Stahlcords in dem Reifen; und der Durchschnittswert und die Standardabweichung (Durchschn., σ) des Formfaktors variiert, um die Testreifen vom Beispiel des Stands der Technik 2, den Ausführungsbeispielen 3 und 4 und dem Vergleichsbeispiel 5 herzustellen, und sie Reifenhaltbarkeit jedes dieser Testreifen wurde gemessen. Die Ergebnisse wurden in Tabelle 2 festgehalten.
In Tabelle 2 betrugen der Kohlenstoffgehalt des Stahlstabs, der Grad des letztendlichen Drahtziehens des Stahlcords; die Verdrilllänge, der Verdrillwinkel, die Cordkraft und die Cordfestigkeit des Stahlcords in dem Reifen; und der Durchschnittswert und die Standardabweichung (Durchschn., σ) des Formfaktors vom Beispiel des Stands der Technik 2 0,82%, 3,5; 14,0 mm, 3,9 Grad, 450 N, 3183 MPa; bzw. und 96% und 2% Während die Durchschnittswerte (Durchschn.) der Cordfestigkeit und des Formfaktors innerhalb der Bereichsgrenzen der vorliegenden Erfindung lagen, lagen die Standardabweichungen σ des Kohlenstoffgehalts, der Verdrillwinkel und der Formfaktor nicht innerhalb der Bereichsgrenzen der vorliegenden Erfindung. Die Reifenhaltbarkeit der Ausführungsbeispiele 3 und 4 und des Vergleichsbeispiels 5 wurden als Indexwerte aufgezeichnet, wobei der Indexwert des Reifens von Vergleichsbeispiel 2 100 betrug.
Hierbei wurde der Grad des letztendlichen Drahtziehens des Stahlcords gemäß dem in Ausführungsbeispiel 1 beschriebenen Verfahren berechnet, und die Verdrilllänge, der Verdrillwinkel, die Cordkraft und die Cordfestigkeit des Stahlcords in dem Reifen; und der Durchschnittswert und die Standardabweichung (Durchschn., σ) des Formfaktors wurden gemäß den vorstehend beschriebenen Verfahren berechnet.
Außerdem wurde die Reifenhaltbarkeit gemäß demselben Verfahren wie in Ausführungsbeispiel 1 berechnet.

Es wurde ein Lauftest durchgeführt, bis die Testreifen versagten, und die Fahrtstrecken wurden gemessen und als Indexwerte aufgezeichnet, wobei der Indexwert des Vergleichsbeispiels 2 100 betrug. [Tabelle 2]

			Beispiel des Stands der Technik	Ausführungsbeispiele	Vergleichsbeispiel
			2	3	4	5
Stahlstab	Kohlenstoffgehalt (%)		0,82	0,72	0,62	0,72
Stahlcord	Grad des letztendlichen Drahtziehens		3,5	3,8	4,2	3,8
Stahlcord (im Reifen)	Verdrilllänge (mm)		14	20	25	40
	Verdrillwinkel (Grad)		3,9	2,7	2,2	1,3
	Cordkraft (N)		450	450	450	450
	Cordfestigkeit (MPa)		3183	3183	3183	3183
	Formfaktor	Durchschn.	96	101	99	103
	(%)	σ	2	10	16	9
Reifenhaltbarkeit			100	102	105	99

Die Testreifen der Ausführungsbeispiele 3 und 4 weisen eine Verdrilllänge des Stahlcords von 20,0 mm bzw. 25,0 mm auf, und beide liegen innerhalb der Bereichsgrenzen der vorliegenden Erfindung im Bezug auf den Kohlenstoffgehalt des Stahlstabs; den Verdrillwinkel und die Cordfestigkeit des Stahlcords; und den Durchschnittswert und die Standardabweichung (Durchschn., σ) des Formfaktors. Wie aus Tabelle 2 hervorgeht, wurden daher für die Ausführungsbeispiele 3 und 4 Indexwerte von 102 bzw. 105 festgehalten, was verbesserte Haltbarkeit der Reifen gegenüber dem vom Beispiel des Stands der Technik 1 zeigte, dessen Testreifen einen Index der Reifenhaltbarkeit von 100 aufwies. Außerdem ist offensichtlich, dass die Reifenhaltbarkeit der Testreifen der Ausführungsbeispiele 3 und 4 noch weiter verbessert wurde, sogar im Vergleich zu Ausführungsbeispielen 1 und 2.
Im Gegensatz dazu betrug in Vergleichsbeispiel 5 der Verdrillwinkel 1,3 und liegt damit unter den Bereichsgrenzen der vorliegenden Erfindung. So wurde beim Einstellen der Verdrilllänge auf eine Steigung von 40 mm die Form instabil, und die Reifenhaltbarkeit sank auf einen Indexwert von 99, was zu einem schlechteren Indexwert als bei Vergleichsbeispiel 2 führte.
Also ist die Wirksamkeit der vorliegenden Erfindung insofern offensichtlich, als im Vergleich zu Vergleichsbeispiel 5 die Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung wirksamer bei der Verbesserung der Haltbarkeit der Reifen sind.
Der Luftreifen der vorliegenden Erfindung wurde vorstehend ausführlich beschrieben. Es sollte sich jedoch verstehen, dass die vorliegende Erfindung nicht auf die vorstehenden Ausführungsformen beschränkt ist, sondern auf verschiedene Weise verbessert oder modifiziert werden kann, solange diese Verbesserungen oder Modifizierungen innerhalb des Umfangs der vorliegenden Erfindung bleiben.
Gewerbliche Anwendbarkeit
Bei dem Luftreifen der vorliegenden Erfindung kann die Produktivität verbessert werden, während der Ermüdungswiderstand des in der Verstärkungsschicht verwendeten Stahlcords bewahrt wird. Außerdem kann der Ermüdungswiderstand des Stahlcords verbessert werden, wodurch die Reifenhaltbarkeit verbessert wird. Deshalb ist der Luftreifen der vorliegenden Erfindung zum Gebrauch als Luftreifen für ein Fahrzeug und insbesondere als Radialreifen für ein Fahrzeug geeignet.
Bezugszeichenliste

10: Luftreifen (Reifen)
12: Laufflächenabschnitt
14: Schulter
16: Seitenwandabschnitt
18: Wulstabschnitt
20: Karkassenschicht
22: Gürtelschicht
22a: Innere Gürtelschicht
22b: Äußere Gürtelschicht
24: Gürteldeckschicht
26: Seitenwandverstärkungsschicht
28: Reifenwulstkern
30: Wulstfüller
32: Laufflächenkautschukschicht
34: Seitenwandkautschukschicht
36: Felgenpolsterkautschukschicht
38: Innenseelenkautschukschicht
40, 50: Stahlcord
42, 52: Drahtstrang (Strang)
44: Messingbeschichtung

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 62-234921 A [0008]
JP 03-193983 A [0008]
JP 2000-178887 A [0008]
JP 05-124403 A [0008]
JP 05-147404 A [0008]
JP 09-132885 A [0008]

Claims

Luftreifen, der eine Verstärkungsschicht aufweist, wobei ein Stahlcord mit einer Konstruktion von 1 × 2, gebildet durch gemeinsames Verdrillen von zwei Drahtsträngen, verwendet wird, wobei ein Kohlenstoffgehalt des Stahlcords 0,60 bis 0,75% beträgt, eine Festigkeit des Stahlcords in dem Reifen 2.900 bis 3.500 MPa beträgt und ein Verdrillwinkel des Stahlcords 1,5 bis 3,0° beträgt.
Luftreifen nach Anspruch 1, wobei eine Dicke einer auf einer Außenoberfläche der Drahtstränge des Stahlcords gebildeten Messingbeschichtung 0,25 bis 0,32 μm beträgt.
Luftreifen nach Anspruch 1 oder 2, wobei ein Durchmesser der Drahtstränge des Stahlcords 0,28 bis 0,35 mm beträgt.
Luftreifen nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei eine Verdrilllänge des Stahlcords 18 bis 40 mm beträgt.
Luftreifen nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Verstärkungsschicht eine Gürtelschicht und/oder eine Seitenwandverstärkungsschicht ist.
Luftreifen nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei ein Durchschnittswert eines Formfaktors des Stahlcords 95 bis 105% beträgt und eine Standardabweichung σ 5 bis 20% beträgt.
Luftreifen nach Anspruch 6, wobei mindestens ein Strang der zwei Drahtstränge des Stahlcords einer geringfügigen Formung unterzogen wird.
Luftreifen nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei der Luftreifen ein Radialluftreifen ist.