DE112021000824T5

DE112021000824T5 - Luftreifen

Info

Publication number: DE112021000824T5
Application number: DE112021000824.2T
Authority: DE
Inventors: Takamitsu Chaya
Original assignee: Yokohama Rubber Co Ltd
Current assignee: Yokohama Rubber Co Ltd
Priority date: 2020-04-07
Filing date: 2021-04-02
Publication date: 2022-11-17
Anticipated expiration: 2041-04-03
Also published as: JP6915720B1; CN115362071B; US20230118208A1; DE112021000824B4; JP2021165088A; CN115362071A; WO2021206016A1

Abstract

Es wird ein Luftreifen bereitgestellt, der auf hoch kompatible Weise für eine verbesserte Hochgeschwindigkeitsbeständigkeit und eine in zufriedenstellender Weise aufrechterhaltene Lenkstabilität sorgen kann. Bei einem Luftreifen, der eine Karkassenschicht (4), die zwischen einem Paar Wulstabschnitte (3) montiert ist, und eine Gürtelverstärkungsschicht (8), die auf einer Außenumfangsseite der Karkassenschicht (4) angeordnet ist, einschließt, ist die Karkassenschicht (4) aus einem Karkassencordfaden ausgebildet, der aus einem organischen Fasercordfaden hergestellt ist, ist eine Reißdehnung des Karkassencordfadens auf 20 % oder mehr eingestellt, ist eine Dehnung des Karkassencordfadens auf der Innenumfangsseite der Gürtelschichten (7) unter einer Last von 1,5 cN/dtex auf 5,5 % bis 8,5 % eingestellt, ist die Gürtelverstärkungsschicht (8) aus einem Deckcordfaden ausgebildet, der aus einem organischen Fasercordfaden hergestellt ist, und ist eine Zugfestigkeit des Deckcordfadens je Breite von 50 mm bei einer Dehnung von 3,0 % auf 2,8 kN bis 4,0 kN eingestellt.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Luftreifen, der eine Gürtelverstärkungsschicht einschließt, die aus einem organischen Fasercordfaden mit einer hohen Elastizität ausgebildet ist.
Stand der Technik
Ein typischer Luftreifen, der für eine Hochgeschwindigkeitsfahrt verwendet werden soll, stellt auf einer äußeren Umfangsseite einer Gürtelschicht, die ihrerseits auf einer äußeren Umfangsseite einer Karkassenschicht angeordnet ist, in einem Laufflächenabschnitt eine Gürtelverstärkungsschicht bereit, die aus einem Verstärkungscord gebildet ist, der in einer Reifenumfangsrichtung ausgerichtet ist (siehe zum Beispiel Patentdokument 1). Die Gürtelverstärkungsschicht verhindert hauptsächlich einen Trenndefekt aufgrund des Erhebens beider Endabschnitte der Gürtelschicht, das durch eine Zentrifugalkraft bei hohen Geschwindigkeiten verursacht wird, und verbessert die Hochgeschwindigkeitsbeständigkeit.
Um die Hochgeschwindigkeitsbeständigkeit basierend auf einer solchen Gürtelverstärkungsschicht weiter zu verbessern, wurde in letzter Zeit die Verwendung eines organischen Fasercordfadens mit einer hohen Steifigkeit für einen verstärkenden Cordfaden untersucht, der die Gürtelverstärkungsschicht bildet. Leider erhöht die Verwendung der Gürtelverstärkungsschicht, die aus dem organischen Fasercordfaden mit einer hohen Steifigkeit (nachstehend als eine Abdeckung hoher Steifigkeit bezeichnet) gebildet ist, eine Biegesteifigkeit eines Laufflächenabschnitts. Dies verringert eine Bodenkontaktfläche und kann eine Lenkstabilität beeinträchtigen. Dies erfordert Maßnahmen, um die Hochgeschwindigkeitsbeständigkeit zu verbessern, ohne die Lenkstabilität zu beeinträchtigen, auch wenn die Abdeckung mit hoher Steifigkeit verwendet wird.
Literaturliste
Patentliteratur
Patentdokument 1: JP 2010-149831 A
Kurzdarstellung der Erfindung
Technisches Problem
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Luftreifen bereitzustellen, der auf hoch kompatible Weise für eine verbesserte Hochgeschwindigkeitsbeständigkeit und eine in zufriedenstellender Weise aufrechterhaltene Lenkstabilität sorgen kann.
Lösung des Problems
Ein Luftreifen gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung schließt zum Erfüllen der oben beschriebenen Aufgabe ein: einen Laufflächenabschnitt, der sich in Reifenumfangsrichtung erstreckt und eine Ringform aufweist, ein Paar Seitenwandabschnitte, die auf beiden Seiten des Laufflächenabschnitts angeordnet sind, ein Paar Wulstabschnitte, die jeweils auf einer in Reifenradialrichtung inneren Seite der Seitenwandabschnitte angeordnet sind, mindestens eine Karkassenschicht, die zwischen dem Paar Wulstabschnitte montiert ist, eine Vielzahl von Gürtelschichten, die auf einer Außenumfangsseite der Karkassenschicht im Laufflächenabschnitt angeordnet sind, und eine Gürtelverstärkungsschicht, die auf einer Außenumfangsseite der Gürtelschichten angeordnet ist. Bei dem Luftreifen ist die Karkassenschicht aus einem Karkassencordfaden ausgebildet, der aus einem organischen Fasercordfaden hergestellt ist, eine Reißdehnung des Karkassencordfadens beträgt 20 % oder mehr, eine Dehnung des Karkassencordfadens unter einer Last von 1,5 cN/dtex auf einer Innenumfangsseite der Gürtelschichten beträgt 5,5 % bis 8,5 %, die Gürtelverstärkungsschicht ist aus einem Deckcordfaden aus einem organischen Fasercordfaden gebildet und eine Zugfestigkeit des Deckcordfadens je Breite von 50 mm bei einer Dehnung von 3,0 % beträgt 2,8 kN bis 4,0 kN.
Vorteilhafte Auswirkungen der Erfindung
Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung liegt die Zugfestigkeit des organischen Fasercordfadens (Deckcordfadens), der die Gürtelverstärkungsschicht bildet, je Breite von 50 mm bei einer Dehnung von 3,0 % im Bereich von 2,8 kN bis 4,0 kN und die Steifigkeit der Gürtelverstärkungsschicht ist mäßig hoch, wodurch ermöglicht wird, dass das Erheben der Gürtelendabschnitte während einer Hochgeschwindigkeitsfahrt wirksam unterdrückt und die Hochgeschwindigkeitsbeständigkeit verbessert wird. Andererseits ist die Dehnung des organischen Fasercordfadens (Karkassencordfadens), der die Karkassenschicht auf der Innenumfangsseite der Gürtelschichten bildet, unter einer Last von 1,5 cN/dtex auf 5,5 % bis 8,5 % eingestellt, was bewirkt, dass die Steifigkeit der Karkassenschicht in einem Bereich, der die Gürtelschichten überlappt, mäßig niedrig ist. Dies kann eine ausreichende Bodenkontaktfläche gewährleisten und die Lenkstabilität verbessern. Diese Verbesserungen des Zusammenwirkens ermöglichen es dem Luftreifen gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, in hoch kompatibler Weise für eine verbesserte Hochgeschwindigkeitsbeständigkeit und eine zufriedenstellend aufrechterhaltene Lenkstabilität zu sorgen. Außerdem beträgt die Reißdehnung des Karkassencordfadens 20 % oder mehr, was eine ausreichende Verformung des Karkassencordfadens während eines Kolbenenergietests (wenn er von einem Kolben gedrückt wird) in ausreichendem Maß zulässt und eine Defektenergie (Defektbeständigkeit des Laufflächenabschnitts gegen ein Einbringen eines Vorsprungs) verbessert. Das heißt, ein Effekt eines Verbesserns einer Stoßberstfestigkeit des Luftreifens (Beständigkeit gegen Schäden, die einen Karkassendefekt oder ein Stoßbersten aufgrund eines starken Stoßes, der während der Fahrt auf den Reifen ausgeübt wird, verursachen), kann zusätzlich erzielt werden.
Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung liegt eine Wärmeschrumpfrate des organischen Fasercordfadens vorzugsweise im Bereich von 0,5 % bis 2,5 %. Dies kann aufgrund des Auftretens von Knickbildungen (wie Verdrehen, Falten, Knittern und Zusammenfallen) des Karkassencordfadens während der Vulkanisierung die Beständigkeit verringern oder kann die Verschlechterung der Gleichförmigkeit nicht verhindern.
Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beträgt ein Verdrillungskoeffizient K des Karkassencordfadens, der durch die nachstehende Formel (1) dargestellt wird, vorzugsweise 2000 bis 2500. Dadurch werden gute Cordfaden-Ermüdungseigenschaften erreicht und es kann eine hervorragende Beständigkeit sichergestellt werden. $K = T \times D^{1 / 2}$
(wobei T eine Kabelverdrillungszahl (Verdrillungen/10 cm) des Karkassencordfadens ist und D eine Gesamtfeinheit (dtex) des Karkassencordfadens ist).
Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung schließt der Karkassencordfaden vorzugsweise Polyethylenterephthalatfasern ein. Durch die Verwendung von Polyethylenterephthalatfasern (PET-Fasern), wie soeben beschrieben, wird durch die hervorragenden physikalischen Eigenschaften der Fasern in einer ausgewogenen und hoch kompatiblen Weise vorteilhaft für Hochgeschwindigkeitsbeständigkeit und Lenkstabilität gesorgt. Außerdem können Kostenreduzierung und Verarbeitbarkeit verbessert werden.
Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung schließt der Deckcordfaden vorzugsweise aromatische Polyamidfasern ein. Durch die Verwendung von aromatischen Polyamidfasern, wie soeben beschrieben, wird durch die hervorragenden physikalischen Eigenschaften der Fasern in einer ausgewogenen und hoch kompatiblen Weise vorteilhaft für Hochgeschwindigkeitsbeständigkeit und Lenkstabilität gesorgt. Insbesondere wird in vorteilhafter Weise die Steifigkeit des Deckcordfadens erhöht und die Beständigkeit des Deckcordfadens verbessert.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
1 ist eine Meridianquerschnittsansicht, die einen Luftreifen gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht.
Beschreibung von Ausführungsformen
Eine Konfiguration gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird nachstehend unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen ausführlich beschrieben.
Wie in 1 veranschaulicht, schließt ein Luftreifen einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung einen Laufflächenabschnitt 1, ein Paar Seitenwandabschnitte 2, die auf beiden Seiten des Laufflächenabschnitts 1 angeordnet sind, und ein Paar Wulstabschnitte 3, die in den Seitenwandabschnitten 2 auf der Innenseite in Reifenradialrichtung angeordnet sind, ein. Es ist zu beachten, dass „CL“ in 1 einen Reifenäquator bezeichnet. Obwohl in 1, die eine Meridianquerschnittsansicht ist, nicht veranschaulicht, erstrecken sich der Laufflächenabschnitt 1, die Seitenwandabschnitte 2 und die Wulstabschnitte 3 jeweils in Reifenumfangsrichtung, so dass sie eine Ringform bilden. Dadurch wird eine ringförmige Grundstruktur des Luftreifens gebildet. Obwohl die Beschreibung unter Verwendung von 1 im Wesentlichen auf dem veranschaulichten Meridianquerschnitt basiert, erstrecken sich alle Reifenbestandteile jeweils in Reifenumfangsrichtung und bilden die Ringform.
Eine Karkassenschicht 4, die eine Mehrzahl von verstärkenden Cordfäden (Karkassencordfäden 4c) einschließt, die sich in Reifenradialrichtung erstreckt, ist zwischen dem linken und rechten Wulstabschnitt 3 angebracht. Ein Wulstkern 5 ist in jedem der Wulstabschnitte eingebettet, und ein Wulstfüller 6 mit einer ungefähr dreieckigen Querschnittsform ist an einem Außenumfang des Wulstkerns 5 angeordnet. Die Karkassenschicht 4 ist um den Wulstkern 5 von einer Innenseite zu einer Außenseite in Reifenbreitenrichtung zurückgefaltet. Dementsprechend sind der Wulstkern 5 und der Wulstfüller 6 von einem Körperabschnitt (einem Abschnitt, der sich von dem Laufflächenabschnitt 1 durch jeden der Seitenwandabschnitte 2 zu jedem der Wulstabschnitte 3 erstreckt) und einem zurückgefalteten Abschnitt (einem Abschnitt, der um den Wulstkern 5 jedes Wulstabschnitts 3 zurückgefaltet ist, so dass er sich zu jedem Seitenwandabschnitt 2 erstreckt) der Karkassenschicht 4 umhüllt.
Eine Mehrzahl von Gürtelschichten 7 (in dem veranschaulichten Beispiel zwei Schichten) sind auf einer Außenumfangsseite der Karkassenschicht 4 im Laufflächenabschnitt 1 eingebettet. Jede der Gürtelschichten 7 enthält eine Mehrzahl von verstärkenden Cordfäden (Gürtelcordfäden), die in Bezug auf die Reifenumfangsrichtung geneigt sind, wobei sich die Gürtelcordfäden der Schichten gegenseitig schneiden. In den Gürtelschichten 7 ist ein Neigungswinkel des Gürtelcordfadens gegenüber der Reifenumfangsrichtung in einem Bereich von zum Beispiel 10° bis 40° eingestellt. Als Gürtelcordfäden werden zum Beispiel Stahlcordfäden verwendet.
Zum Verbessern der Hochgeschwindigkeitsbeständigkeit ist auf einer Außenumfangsseite der Gürtelschichten 7 ferner eine Gürtelverstärkungsschicht 8 bereitgestellt. Die Gürtelverstärkungsschicht 8 schließt einen verstärkenden Cordfaden (Deckcordfaden) ein, der in Reifenumfangsrichtung ausgerichtet ist. In der Gürtelverstärkungsschicht 8 ist der Winkel des Deckcordfadens in Bezug auf die Reifenumfangsrichtung zum Beispiel auf 0° bis 5° eingestellt. Als Gürtelverstärkungsschicht 8 können eine vollständige Deckschicht 8a, die den gesamten Bereich der Gürtelschichten 7 in Breitenrichtung bedeckt, ein Paar Randdeckschichten 8b, die beide Endabschnitte der Gürtelschicht 7 in Reifenbreitenrichtung lokal bedecken, oder eine Kombination davon bereitgestellt werden (in dem veranschaulichten Beispiel werden sowohl die vollständige Deckschicht 8a als auch die Randdeckschichten 8b bereitgestellt). Die Gürtelverstärkungsschicht 8 kann zum Beispiel durch spiralförmiges Wickeln eines Streifenmaterials, das aus mindestens einem einzelnen Deckcordfaden hergestellt ist, der gebündelt und mit Beschichtungskautschuk bedeckt ist, in Reifenumfangsrichtung gebildet werden.
Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist der Deckcordfaden, der die Gürteldeckschicht 8 bildet, aus organischen Fasercordfäden gebildet, die durch Verflechten von Filamentbündeln organischer Fasern erhalten werden. Die Zugfestigkeit des Deckcordfadens (des organischen Fasercordfadens) je Breite von 50 mm bei 3,0 % Dehnung liegt im Bereich von 2,8 kN bis 4,0 kN und vorzugsweise von 3,1 kN bis 3,7 kN. Durch Verwenden des Deckcordfadens mit den vorstehend beschriebenen physikalischen Eigenschaften kann die Steifigkeit der Gürtelverstärkungsschicht 8 mäßig erhöht werden, die Erhebung der Gürtelendabschnitte während der Hochgeschwindigkeitsfahrt wirksam unterdrückt und die Hochgeschwindigkeitsbeständigkeit verbessert werden. Wenn die Zugfestigkeit des Deckcordfadens je Breite von 50 mm bei einer Dehnung von 3,0 % weniger als 2,8 kN beträgt, kann das Erheben der Gürtelendabschnitte während der Hochgeschwindigkeitsfahrt nicht ausreichend unterdrückt werden, und der Effekt des Verbesserns der Hochgeschwindigkeitsbeständigkeit ist begrenzt. Wenn die Zugfestigkeit des Deckcordfadens je Breite von 50 mm bei einer Dehnung von 3,0 % 4,0 kN übersteigt, wird die Steifigkeit des Laufflächenabschnitts 1 übermäßig erhöht, die Bodenkontaktfläche nimmt ab, und somit verschlechtert sich die Lenkstabilität. Es ist zu beachten, dass „Zugfestigkeit je Breite von 50 mm bei einer Dehnung von 3,0 %“ ein Wert ist, der durch Probennahme eines Cordfadens (Probencordfadens) aus dem Reifen, Durchführen eines Zugtests unmittelbar nach der Probenahme unter Bedingungen einer anfänglichen Last von 0,45 mN/dtex, eines Abstands zwischen den Griffen von 250 mm und einer Zuggeschwindigkeit von 300 ± 20 mm/min und Multiplizieren einer Festigkeit, die gemessen wird, wenn der Probencordfaden um 3,0 % gedehnt ist, mit der Anzahl der im Reifen eingeschlossenen Cordfäden je Breite von 50 mm erhalten wird.
Die Art der organischen Fasern, die den Deckcordfaden (den organischen Fasercordfaden) bilden, ist nicht beschränkt, solange die oben beschriebenen physikalischen Eigenschaften erfüllt sind. Zum Beispiel können Polyesterfasern, Nylonfasern oder Fasern aus aromatischem Polyamid (Aramidfasern) verwendet werden. Vorzugsweise sind Aramidfasern eingeschlossen und insbesondere kann geeigneterweise ein Hybridcordfaden verwendet werden, der aus Nylonfasern und Aramidfasern gebildet ist. Wenn Fasern aus aromatischem Polyamid eingeschlossen sind (wenn ein Hybridcordfaden verwendet wird, der aus Nylonfasern und Aramidfasern gebildet ist), können die hervorragenden physikalischen Eigenschaften (hohe Steifigkeit) der Fasern die Hochgeschwindigkeitsbeständigkeit wirksam verbessern.
Beim Verbessern der Hochgeschwindigkeitsbeständigkeit wie vorstehend beschrieben unter Verwendung der Gürtelverstärkungsschicht 8, die aus dem Deckcordfaden mit hoher Steifigkeit gebildet ist, verwendet eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung einen spezifischen organischen Fasercordfaden, der später als Karkassencord beschrieben wird, der die Karkassenschicht 4 bildet, um eine Verschlechterung der Lenkstabilität aufgrund der Gürtelverstärkungsschicht 8 zu verhindern. Abgesehen von der oben beschriebenen Gürtelverstärkungsschicht 8 (dem Deckcordfaden) ist die Grundstruktur des gesamten Reifens daher nicht auf die oben beschriebene beschränkt.
Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist der Karkassencordfaden, der die Karkassenschicht 4 bildet, aus organischen Fasercordfäden gebildet, die durch Verflechten von Filamentbündeln organischer Fasern erhalten werden. Die Reißdehnung des Karkassencordfadens (des organischen Fasercordfadens) liegt im Bereich von 20 % oder mehr und vorzugsweise von 24 % bis 28 %. Die Dehnung des Karkassencordfadens (des organischen Fasercordfadens) auf einer Innenumfangsseite der Gürtelschichten 7 unter einer Last von 1,5 cN/dtex liegt im Bereich von 5,5 % bis 8,5 % und vorzugsweise von 6,0 % bis 7,0 %. Es ist zu beachten, dass sich „die Reißdehnung“ und „die Dehnung unter einer Last von 1,5 cN/dtex“ auf ein Dehnungsverhältnis (%) eines Probencordfadens bezieht, der unter den Bedingungen eines Abstands zwischen den Griffen von 250 mm und einer Zuggeschwindigkeit von 300 ±20 mm/min gemäß JIS-L1017 „Testverfahren für Chemiefaser-Reifencordfäden“ gemessen wird. „Die Reißdehnung“ ist ein Wert, der gemessen wird, wenn ein Cordfaden reißt, und „die Dehnung unter einer Last von 1,5 cN/dtex“ ist ein Wert, der gemessen wird, wenn eine Last von 1,5 cN/dtex angelegt wird.
Eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, bei welcher der Karkassencordfaden (der organische Fasercordfaden) mit den oben beschriebenen physikalischen Eigenschaften als die Karkassenschicht 4 verwendet wird, verhindert die Verschlechterung der Lenkstabilität aufgrund dessen, dass ein Deckcordfaden, der eine hohe Steifigkeit aufweist, für die Gürtelverstärkungsschicht 8 verwendet wird, wie oben beschrieben, und kann die Lenkstabilität zufriedenstellend aufrechterhalten. Das heißt, der Karkassencord weist die oben beschriebenen physikalischen Eigenschaften (Dehnung unter einer Last von 1,5 cN/dtex) auf der Innenumfangsseite der Gürtelschichten 7 auf, die Steifigkeit in einem Bereich, der die Gürtelschichten 7 überlappt, ist mäßig niedrig. Dies kann eine ausreichende Bodenkontaktfläche gewährleisten, was eine zufriedenstellende Lenkstabilität ermöglicht. Ferner ist die Reißdehnung des Karkassencordfadens auf den oben beschriebenen Bereich eingestellt und die Stoßberstfestigkeit kann ebenfalls verbessert werden. Das heißt, die Stoßberstfestigkeit kann zum Beispiel durch einen Kolbenenergietest bestimmt werden (einen Test, um eine Defektenergie zum Zeitpunkt des Reifenbruchs zu messen, indem ein Kolben mit einer vorgegebenen Größe gegen den zentralen Abschnitt der Lauffläche gedrückt wird), wobei eine Verwendung des Cordfadens mit der oben beschriebenen Reißdehnung eine Verformung während des Tests (beim Drücken durch den Kolben) ermöglicht, und somit können im Kolbenenergietest günstige Ergebnisse erzielt werden. Mit anderen Worten kann bei Anwendung während der Fahrt die Defektbeständigkeit (die der oben beschriebenen Defektenergie entspricht) des Laufflächenabschnitts 1 gegen ein Einbringen eines Vorsprungs erhöht werden und die Stoßberstfestigkeit des Luftreifens kann verbessert werden.
Wenn die Dehnung des Karkassencordfadens auf der Innenumfangsseite der Gürtelschichten 7 unter einer Last von 1,5 cN/dtex weniger als 5,5 % beträgt, wird die Steifigkeit der Karkassenschicht 4 in dem Bereich, der sich mit den Gürtelschichten 7 überlappt, erhöht, die Druckspannung der aufgerichteten Endabschnitte der Karkassenschicht 4 wird unmittelbar unter einer Bodenkontaktfläche erhöht, und der Cordfaden kann brechen (das heißt, die Beständigkeit kann beeinträchtigt werden). Wenn die Dehnung des Karkassencordfadens auf der Innenumfangsseite der Gürtelschichten 7 unter einer Last von 1,5 cN/dtex 8,5 % übersteigt, kann der vorstehend beschriebene Effekt des Sicherstellens der Bodenkontaktfläche nicht ausreichend erzielt werden, und der Effekt des Verbesserns der Lenkstabilität ist begrenzt. Wenn die Reißdehnung des Karkassencordfadens weniger als 20 % beträgt, können im Kolbenenergietest keine günstigen Ergebnisse erzielt werden. Mit anderen Worten kann die Defektenergie (Defektbeständigkeit des Laufflächenabschnitts gegen Einbringen eines Vorsprungs) beim Fahren des Luftreifens über Vorsprünge auf unebenen Fahrbahnoberflächen nicht erhöht werden, weshalb nicht in ausreichendem Maße mit dem Effekt der Verbesserung der Stoßberstfestigkeit des Luftreifens zu rechnen ist.
Außerdem weist der Karkassencordfaden (der organische Fasercordfaden) vorzugsweise eine Wärmeschrumpfrate von 0,5 % bis 2,5 % und mehr bevorzugt von 1,0 % bis 2,0 % auf. Es ist zu beachten, dass „Wärmeschrumpfrate“ eine trockene Wärmeschrumpfrate (%) von Probencordfäden ist, die gemäß JIS L1017 „Testverfahren für Chemiefaser-Reifencordfäden“ mit einer Probenlänge von 500 mm und bei 30-minütigem Erwärmen auf 150 °C gemessen wird. Durch Verwendung von Cordfäden mit einer solchen Wärmeschrumpfrate kann die Verringerung der Beständigkeit oder die Verschlechterung der Gleichförmigkeit aufgrund des Auftretens von Knickbildungen (Verdrehen, Falten, Knittern und Zusammenfallen und dergleichen) in den organischen Fasercordfäden während der Vulkanisierung unterdrückt werden. Wenn die Wärmeschrumpfrate des Karkassencordfadens weniger als 0,5 % beträgt, kommt es während der Vulkanisierung gewöhnlich zu Knickbildungen, weshalb es schwierig ist, die Beständigkeit zu bewahren. Wenn die Wärmeschrumpfrate des Karkassencordfadens 2,5 % übersteigt, kann sich die Gleichförmigkeit verschlechtern.
Außerdem ist der Karkassencordfaden so konfiguriert, dass ein Verdrillungskoeffizient K, der durch die nachstehend beschriebene Formel (1) dargestellt ist, vorzugsweise 2000 bis 2500 beträgt und mehr bevorzugt 2100 bis 2400 beträgt. Es ist zu beachten, dass der Verdrillungskoeffizient K ein Wert des Karkassencordfadens nach einer Tauchbehandlung ist. Mit einem Cordfaden mit einem solchen Verdrillungskoeffizient K werden gute Cordfaden-Ermüdungseigenschaften erreicht und es kann eine hervorragende Beständigkeit sichergestellt werden. Wenn der Verdrillungskoeffizient K des Karkassencordfadens kleiner als 2000 ist, verschlechtern sich die Cordfaden-Ermüdungseigenschaften, weshalb es schwierig ist, die Beständigkeit sicherzustellen. Wenn der Verdrillungskoeffizient K des Karkassencordfadens 2500 übersteigt, verschlechtert sich die Produktivität des Karkassencordfadens. $K = T \times D^{1 / 2}$
(wobei T eine Kabelverdrillungszahl (Verdrillungen/10 cm) des Karkassencordfadens ist und D eine Gesamtfeinheit (dtex) des Karkassencordfadens ist).
Die Art der organischen Fasern, die den Karkassencordfaden (den organischen Fasercordfaden) bilden, ist nicht beschränkt. Zum Beispiel können Polyesterfasern, Nylonfasern oder Fasern aus aromatischem Polyamid (Aramidfasern) verwendet werden, und insbesondere können in geeigneter Weise Polyesterfasern verwendet werden. Außerdem schließen Beispiele der Polyesterfasern Polyethylenterephthalatfasern (PET-Fasern), Polyethylennaphthalatfasern (PEN-Fasern), Polybutylenterephthalatfasern (PBT) und Polybutylennaphthalatfasern (PBN) ein, wobei PET-Fasern besonders geeignet sind. Unabhängig davon, welche Faser verwendet wird, sorgen die physikalischen Eigenschaften der Faser vorteilhaft in einer ausgewogenen und hoch kompatiblen Weise für die Hochgeschwindigkeitsbeständigkeit und die Lenkstabilität. Insbesondere bei PET-Fasern können die Kosten des Luftreifens reduziert werden, da die PET-Fasern kostengünstig sind. Außerdem kann die Verarbeitbarkeit bei der Herstellung der Cordfäden erhöht werden.
Beispiele
Es wurden Luftreifen des Beispiels des Stands der Technik 1, der Vergleichsbeispiele 1 bis 6 und der Beispiele 1 bis 6 mit einer Reifengröße 275/40ZR20 und einem Grundaufbau hergestellt, der in 1 veranschaulicht ist. Das Material (die Art einer organischen Faser) und die physikalischen Eigenschaften (eine Reißdehnung, eine Dehnung unter einer Last von 1,5 cN/dtex auf der Innenumfangsseite der Gürtelschichten, eine Wärmeschrumpfrate und eine Verdrillungskoeffizient K) des Karkassencordfadens, der die Karkassenschicht bildet, und das Material (die Art einer organischen Faser) und die physikalischen Eigenschaften (Zugfestigkeit je Breite von 50 mm bei einer Dehnung von 3,0 %) des Deckcordfadens, der die Gürtelverstärkungsschicht bildet, sind unterschiedlich, wie in Tabelle 1 und 2 dargestellt.
In dem Feld „Art der organischen Faser“ in den Tabellen 1 und 2 ist „PET“ angegeben, wenn ein Polyethylen-Fasercordfaden (PET-Fasercordfaden) verwendet wird, und es ist „Nylon + Aramid“ angegeben, wenn ein Hybridcordfaden aus einer Nylonfaser und einer Aramidfaser verwendet wird. Der PET-Fasercordfaden weist eine Struktur von 2200 dtex/2 auf und der Hybridcordfaden aus Nylonfasern und Aramidfasern weist eine Aramid-Struktur von 1670 dtex (zwei) und eine Nylon-Struktur von 1400 dtex (eins)/3 auf. In diesen Beispielen weist die Gürtelverstärkungsschicht eine fugenlose Struktur auf, bei welcher ein Streifen, der durch Bedecken eines Deckcordfadens (eines beliebigen der oben beschriebenen Fasercordfäden) mit Beschichtungskautschuk gebildet wird, spiralförmig in Reifenumfangsrichtung gewickelt ist. Die Cordfadendichte in dem Streifen beträgt 40 Cordfäden/50 mm.
Diese Testreifen wurden gemäß den folgenden Bewertungsmethoden hinsichtlich der Hochgeschwindigkeitsbeständigkeit, der Lenkstabilität und der Stoßberstfestigkeit bewertet und die Testergebnisse sind in Tabelle 1 dargestellt.
Beständigkeit bei hoher Geschwindigkeit
Jeder dieser Testreifen wurde auf ein Rad mit einer Felgengröße von 20×9 1/2J aufgezogen, auf einen Innendruck von 270 kPa aufgepumpt und auf einer Trommeltestmaschine mit einer Trommel mit einer glatten Stahloberfläche und einem Durchmesser von 1707 mm montiert. Die Umgebungstemperatur wurde auf 38 ±3 °C geregelt, die Geschwindigkeit wurde von 120 km/h alle 30 Minuten in Schritten von 10 km/h erhöht und es wurde die Fahrstrecke bis zum Auftreten von Defekten in dem Reifen gemessen. Die Bewertungsergebnisse wurden als Messwerte ausgedrückt, wobei dem Beispiel des Stands der Technik 1 ein Indexwert von 100 zugewiesen wurde. Größere Indexwerte zeigen eine längere Fahrstrecke bis zum Auftreten eines Defekts in dem Reifen und eine bessere Hochgeschwindigkeitsbeständigkeit an. Es ist zu beachten, dass diese Indexwerte von weniger als „110“ bedeuten, dass kein ausreichender Verbesserungseffekt erreicht wurde.
Lenkstabilität
Jeder der Testreifen wurde auf ein Rad mit einer Felgengröße von 20×9 1/2J aufgezogen, auf einen Luftdruck von 270 kPa aufgepumpt und an einem Testfahrzeug (Fahrzeug mit Vierradantrieb) mit einem Hubraum vom 2000 ccm montiert. Sensorische Bewertungen der Lenkstabilität wurden auf einer Teststrecke mit trockenen Fahrbahnoberflächen durch Testfahrer durchgeführt, wobei sich zwei Insassen in dem Fahrzeug befanden. Die Bewertungsergebnisse wurden durch ein 5-Punkt-Verfahren eingestuft, wobei dem Ergebnis des Beispiels des Stands der Technik 1 3,0 zugeordnet wurde (Referenz), und als Durchschnittspunktzahl von fünf Testfahrern ausgedrückt, wobei die höchste Punktzahl und die niedrigste Punktzahl ausgeschlossen wurden. Größere Bewertungswerte geben bessere Lenkstabilität an. Es ist zu beachten, dass diese Werte von „3,5“ oder größer bedeuten, dass eine hervorragende Lenkstabilität erreicht wurde.
Stoßberstfestigkeit
Jeder der Testreifen wurde auf ein Rad mit einer Felgengröße 20×9 1/2J aufgezogen und auf einen Luftdruck von 270 kPa aufgepumpt. Es wurden Reifendefekttests durchgeführt, indem ein Kolben mit einem Kolbendurchmesser von 19 ±1,6 mm mit einer Belastungsgeschwindigkeit (Kolbenpressgeschwindigkeit) von 50,0 ±1,5 m/min gegen den Mittelabschnitt der Lauffläche gepresst und die Reifenfestigkeit (Reifendefektenergie) gemessen wurde. Die Bewertungsergebnisse sind als Indexwerte ausgedrückt, wobei der Messwert des Beispiels des Stands der Technik 1 als 100 festgelegt ist. Größere Werte weisen auf eine höhere Fehlerenergie und eine bessere Stoßberstfestigkeit hin. Es ist zu beachten, dass diese Indexwerte von weniger als „110“ bedeuten, dass kein ausreichender Verbesserungseffekt erreicht wurde.
[Tabelle 1]

Tabelle 1-I

			Beispiel des Stands der Technik 1	Vergleichsbeispiel 1	Vergleichsbeispiel 2	Beispiel 1
Karkassencordfaden	Art der organischen Faser		PET	PET	PET	PET
	Reißdehnung	%	17	17	20	23
	Dehnung unter einer Last von 1,5 cN/dtex auf der Innenumfangsseite der Gürtelschichten	%	5,0	5,0	5,4	5,5
	Wärme-schrumpfrate	%	1,7	1,7	1,6	1,6
	Verdrillungskoeffizient K		2200	2200	2200	2200
Deckcordfaden	Art der organischen Faser		Nylon	Aramid und Nylon	Aramid und Nylon	Aramid und Nylon
Deckcordfaden	Zugfestigkeit je Breite von 50 mm bei einer Dehnung von 3,0 %	kN	0,9	3,4	3,4	3,4
Beständigkeit bei hoher Geschwindigkeit		Index-wert	100	125	120	119
Lenkstabilität			3,0	2,5	3,3	3,5
Stoßberstfestigkeit		Index-wert	100	105	113	120

Tabelle 1-II

			Vergleichsbeispiel 3	Beispiel 2	Beispiel 3
Karkassencordfaden	Art der organischen Faser		PET	PET	PET
Karkassencordfaden	Reißdehnung	%	19	20	23
	Dehnung unter einer Last von 1,5 cN/dtex auf der Innenumfangsseite der Gürtelschichten	%	7,0	7,0	8,5
	Wärme-schrumpfrate	%	1,2	1,2	0,9
	Verdrillungskoeffizient K		2200	2200	2200
Deckcordfaden	Art der organischen Faser		Aramid und Nylon	Aramid und Nylon	Aramid und Nylon
Deckcordfaden	Zugfestigkeit je Breite von 50 mm bei einer Dehnung von 3,0 %	kN	3,4	3,4	3,4
Beständigkeit bei hoher Geschwindigkeit		Index-wert	115	115	110
Lenkstabilität			4,0	4,0	4,4
Stoßberstfestigkeit		Index-wert	108	110	115

[Tabelle 2]

Tabelle 2-I

			Vergleichsbeispiel 4	Beispiel 4	Vergleichsbeispiel 5
Karkassencordfaden	Art der organischen Faser		PET	PET	PET
	Reißdehnung	%	27	23	23
	Dehnung unter einer Last von 1,5 cN/dtex auf der Innenumfangsseite der Gürtelschichten	%	8,6	7,0	7,0
	Wärmeschrumpfrate	%	0,9	1,2	1,2
	Verdrillungskoeffizient K		2200	2200	2200
Deckcordfaden	Art der organischen Faser		Aramid und Nylon	Aramid und Nylon	Aramid und Nylon
Deckcordfaden	Zugfestigkeit je Breite von 50 mm bei einer Dehnung von 3,0 %	kN	3,4	3,4	2,7
Beständigkeit bei hoher Geschwindigkeit		Index-wert	108	115	108
Lenkstabilität			4,5	4,0	4,5
Stoßberstfestigkeit		Index-wert	125	117	114

Tabelle 2-II

			Beispiel 5	Beispiel 6	Vergleichsbeispiel 6
Karkassencordfaden	Art der organischen Faser		PET	PET	PET
	Reißdehnung	%	23	23	23
	Dehnung unter einer Last von 1,5 cN/dtex auf der Innenumfangsseite der Gürtelschichten	%	7,0	7,0	7,0
	Wärmeschrumpfrate	%	1,2	1,2	1,2
	Verdrillungskoeffizient K		2200	2200	2200
Deckcordfaden	Art der organischen Faser		Aramid und Nylon	Aramid und Nylon	Aramid und Nylon
	Zugfestigkeit je Breite von 50 mm bei einer Dehnung von 3,0 %	kN	2,8	4,0	4,1
Beständigkeit bei hoher Geschwindigkeit		Index-wert	110	118	120
Lenkstabilität			4,4	3,5	3,3
Stoßberstfestigkeit		Index-wert	115	119	120

Wie aus den Tabellen 1 und 2 ersichtlich ist, sorgten die Reifen der Beispiele 1 bis 6 im Vergleich zu dem Beispiel des Stands der Technik 1 in einer hoch kompatiblen Weise für die Hochgeschwindigkeitsbeständigkeit und die Lenkstabilität und wiesen auch eine verbesserte Stoßberstfestigkeit auf. Andererseits war im Vergleichsbeispiel 1 die Reißdehnung des Karkassencordfadens klein, die Dehnung unter einer Last von 1,5 cN/dtex des Karkassencordfadens auf der Innenumfangsseite der Gürtelschichten war ebenfalls klein, daher wurde die Lenkstabilität verringert und der Effekt des Verbesserns der Stoßberstfestigkeit wurde nicht in ausreichendem Maße erreicht. Im Vergleichsbeispiel 2 war die Dehnung des Karkassencordfadens auf der Innenumfangsseite der Gürtelschichten unter einer Last von 1,5 cN/dtex klein, und daher wurde der Effekt des Verbesserns der Lenkstabilität nicht in ausreichendem Maße erreicht. Im Vergleichsbeispiel 3 war die Reißdehnung des Karkassencordfadens klein, und daher wurde der Effekt des Verbesserns der Stoßberstfestigkeit nicht in ausreichendem Maße erreicht. Im Vergleichsbeispiel 4 war die Dehnung des Karkassencordfadens auf der Innenumfangsseite der Gürtelschichten unter einer Last von 1,5 cN/dtex groß, und daher wurde der Effekt des Verbesserns der Hochgeschwindigkeitsbeständigkeit nicht in ausreichendem Maße erreicht. Im Vergleichsbeispiel 5 war die Zugfestigkeit des Deckcordfadens je Breite von 50 mm bei einer Dehnung von 3,0 % klein, und daher wurde der Effekt des Verbesserns der Lenkstabilität nicht in ausreichendem Maße erreicht. Im Vergleichsbeispiel 6 war die Zugfestigkeit des Deckcordfadens je Breite von 50 mm bei einer Dehnung von 3,0 % groß, und daher wurde der Effekt des Verbesserns der Hochgeschwindigkeitsbeständigkeit nicht in ausreichendem Maße erreicht.
Bezugszeichenliste

1: Laufflächenabschnitt
2: Seitenwandabschnitt
3: Wulstabschnitt
4: Karkassenschicht
5: Wulstkern
6: Wulstfüller
7: Gürtelschicht
8: Gürtelverstärkungsschicht
CL: Reifenäquator

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2010149831 A [0004]

Claims

Luftreifen, umfassend: einen Laufflächenabschnitt, der sich in einer Reifenumfangsrichtung erstreckt und eine Ringform aufweist; ein Paar Seitenwandabschnitte, die auf beiden Seiten des Laufflächenabschnitts angeordnet sind; und ein Paar Wulstabschnitte, die in einer Reifenradialrichtung jeweils auf einer inneren Seite der Seitenwandabschnitte angeordnet sind; mindestens eine Karkassenschicht, die zwischen dem Paar Wulstabschnitte angebracht ist; eine Mehrzahl von Gürtelschichten, die auf einer Außenumfangsseite der Karkassenschicht im Laufflächenabschnitt angeordnet sind; und eine Gürtelverstärkungsschicht, die auf einer Außenumfangsseite der Gürtelschichten angeordnet ist; wobei die Karkassenschicht aus einem Karkassencordfaden ausgebildet ist, der aus einem organischen Fasercordfaden hergestellt ist, wobei eine Reißdehnung des Karkassencordfadens 20 % oder mehr beträgt, eine Dehnung des Karkassencordfadens auf der Innenumfangsseite der Gürtelschichten unter einer Last von 1,5 cN/dtex 5,5 % bis 8,5 % beträgt, die Gürtelverstärkungsschicht aus einem Deckcordfaden ausgebildet ist, der aus einem organischen Fasercordfaden hergestellt ist, und eine Zugfestigkeit des Deckcordfadens je Breite von 50 mm bei einer Dehnung von 3,0 % 2,8 kN bis 4,0 kN beträgt.
Luftreifen gemäß Anspruch 1, wobei eine Wärmeschrumpfrate des Karkassencordfadens im Bereich von 0,5 % bis 2,5 % liegt.
Luftreifen gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei ein Verdrillungskoeffizient K des Karkassencordfadens, der durch die Formel (1) dargestellt ist, im Bereich von 2000 bis 2500 liegt: $K = T \times D^{1 / 2}$
wobei T eine Kabelverdrillungszahl (Verdrillungen/10 cm) des Karkassencordfadens ist und D eine Gesamtfeinheit (dtex) des Karkassencordfadens ist.
Luftreifen gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der Karkassencordfaden eine Polyethylenterephthalatfaser einschließt.
Luftreifen gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei der Deckcordfaden eine Faser aus aromatischem Polyamid einschließt.