DE112021002744T5

DE112021002744T5 - L u f t r e i f e n

Info

Publication number: DE112021002744T5
Application number: DE112021002744.1T
Authority: DE
Inventors: Asuka Suzuki; Takamitsu Chaya
Original assignee: Yokohama Rubber Co Ltd
Current assignee: Yokohama Rubber Co Ltd
Priority date: 2020-07-17
Filing date: 2021-07-06
Publication date: 2023-03-02
Anticipated expiration: 2041-07-07
Also published as: DE112021002744B4; CN115776949A; US20230331046A1; JP2022019172A; JP6950790B1; WO2022014403A1

Abstract

Es wird ein Luftreifen bereitgestellt, der eine verbesserte Stoßberstfestigkeit ermöglicht, während die eine Lenkstabilität bei hoher Fahrgeschwindigkeit zufriedenstellend aufrechterhalten wird und beide in einer hoch kompatiblen Weise bereitgestellt werden. In einem Luftreifen, der mit einer Karkassenschicht (4) und einer Gürtelschicht (7) versehen ist, ist die Karkassenschicht (4) aus einem organischen Fasercordfaden mit einer Reißdehnung von 20% bis 30%, einer Dehnung in einem Seitenwandabschnitt unter einer Last von 2,0 cN/dtex von 5,5% bis 8,0% und einem Produkt A = D × Ec einer Feinheit basierend auf einer korrigierten Masse D (Einheit: dtex/Stück), und eines Zählwerts Ec (Einheit: Stück/50 mm) von 1,8 × 10⁵ dtex/50 mm bis 3,0 × 10⁵ dtex/50 mm gebildet, und die Gürtelschicht ist aus einem Stahlcordfaden mit einer Bruchspannung von 3300 MPa oder mehr und einem Produkt B = S × Eb einer Querschnittsfläche S (Einheit: mm²/Stück) und eines Zählwerts Eb (Einheit: Stück/50 mm) von 6,0 mm²/50 mm bis 7,5 mm²/50 mm gebildet.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Luftreifen, der eine Karkassenschicht einschließt, die durch organische Fasercordfäden gebildet ist.
Stand der Technik
Ein Luftreifen schließt im Allgemeinen eine Karkassenschicht ein, die zwischen einem Paar Wulstabschnitte angebracht ist, und die Karkassenschicht besteht aus einer Mehrzahl von verstärkenden Cordfäden (Karkassencordfäden). Organische Fasercordfäden werden hauptsächlich als Karkassencordfäden verwendet. Insbesondere in einem Reifen, der eine ausgezeichnete Lenkstabilität bei hoher Fahrgeschwindigkeit erfordert, können Rayon-Glasfaserfäden mit hoher Steifigkeit verwendet werden (siehe beispielsweise das Patentdokument 1).
Andererseits wurden in den letzten Jahren aufgrund der zunehmenden Forderung nach einer Gewichtsreduzierung von Reifen und einer Verringerung des Rollwiderstands dünnere Gummidicken in dem Laufflächenabschnitt in Betracht gezogen. Allerdings besteht bei einem Reifen, dessen Karkassenschicht aus den vorstehend beschriebenen Rayon-Glasfaserfäden gebildet wird, die Sorge, dass die Stoßberstfestigkeit mit der Reduzierung der Dicke des Laufflächenabschnitts abnehmen könnte. Die Stoßberstfestigkeit ist die Beständigkeit eines Reifens gegenüber Beschädigungen, die durch einen großen, während der Fahrt einwirkenden Stoß verursacht werden, der eine Beschädigung der Karkasse bewirkt (Stoßberst), und ein Indikator ist beispielsweise ein Stößel-Energie-Test (ein Test zur Messung der Bruchenergie, wenn ein Reifen durch Drücken eines Stößels mit einer vorbestimmten Größe in den Laufflächenmittelabschnitt beschädigt wird). Um die Stoßberstfestigkeit zu verbessern, während eine ähnliche Leistung wie bei Verwendung von Rayon-Fasercordfäden gewährleistet ist, wurde daher die Verwendung von Polyesterfasern-Cordfäden mit vorbestimmten physikalischen Eigenschaften in Betracht gezogen. Es besteht jedoch das Problem, dass eine ausreichende Lenkstabilität (Hochgeschwindigkeitslenkstabilität) nicht immer durch einfaches Verwenden solcher Polyesterfaser-Cordfäden anstelle von Rayon-Fasercordfäden gewährleistet werden kann, da sie sich hinsichtlich ihrer physikalischen Eigenschaften unterscheiden.
Literaturliste
Patentliteratur
Patentdokument 1: JP 2017-031381 A
Kurzdarstellung der Erfindung
Technisches Problem
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Luftreifen bereitzustellen, der auf hoch kompatible Weise für eine verbesserte Stoßberstfestigkeit und eine zufriedenstellende Aufrechterhaltung der Lenkstabilität bei hoher Fahrgeschwindigkeit sorgen kann.
Lösung des Problems
Ein Luftreifen gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zum Erfüllen der Aufgabe ist ein Luftreifen, der einen Laufflächenabschnitt, ein Paar Seitenwandabschnitte, ein Paar Reifenwulstabschnitte, mindestens eine Schicht von einer Karkassenschicht und eine Mehrzahl von Schichten von Gürtelschichten einschließt. Der Laufflächenabschnitt verläuft in einer Reifenumfangsrichtung und weist eine Ringform auf. Das Paar Seitenwandabschnitte ist auf jeweiligen Seiten des Laufflächenabschnitts angeordnet. Das Paar Wulstabschnitte ist in den Seitenwandabschnitten auf einer Innenseite in Reifenradialrichtung angeordnet. Die mindestens eine Schicht von der Karkassenschicht ist zwischen dem Paar Wulstabschnitte angebracht. Die Mehrzahl von Schichten der Gürtelschichten ist auf einer Außenumfangsseite der Karkassenschicht im Laufflächenabschnitt angeordnet. Die Karkassenschicht ist aus einem Karkassencordfaden gebildet, der aus einem organischen Fasercordfaden hergestellt ist. Eine Reißdehnung EB des Karkassencordfadens beträgt vorzugsweise 20 % bis 30%. Eine Dehnung unter einer Last von 2,0 cN/dtex des Karkassencordfadens in den Seitenwandabschnitten beträgt 5,5% bis 8,0%. Ein Produkt A = D × Ec einer Feinheit basierend auf einer korrigierten Masse D (Einheit: dtex/Stück) pro Karkassencordfaden und eines Zählwerts Ec (Einheit: Stück/50 mm) der Karkassencordfäden pro 50 mm in einer Richtung orthogonal zu einer Erstreckungsrichtung des Karkassencordfadens beträgt 1,8 × 10 ^{5 dtex} bis 3,0 × 10⁵ dtex/50 mm. Die Gürtelschicht besteht aus einem Gürtelcordfaden, der aus einem Stahlcordfaden gebildet ist. Die Bruchspannung des Gürtelcordfadens beträgt 3300 MPa oder mehr. Ein Produkt B = S × Eb einer Querschnittsfläche S (Einheit: mm²/Stück) pro Gürtelcordfaden und eines Zählwerts Eb (Einheit: Stück/50 mm) des Gürtelcordfadens pro 50 mm in einer Richtung orthogonal zu einer Erstreckungsrichtung des Gürtelcordfadens beträgt 6,0 mm²/50 mm bis 7,5 mm²/50 mm.
Vorteilhafte Auswirkungen der Erfindung
Da in der vorliegenden Erfindung der Karkassencordfaden, der die Karkassenschicht bildet, ein Polyesterfasercordfaden mit den vorstehend beschriebenen physikalischen Eigenschaften ist, kann die Stoßberstfestigkeit verbessert werden, während eine ähnliche gute Hochgeschwindigkeitslenkstabilität gewährleistet wird wie bei Verwendung eines Rayon-Fasercordfadens. Da insbesondere die Reißdehnung des Karkassencordfadens und die Dehnung unter der Last von 2,0 cN/dtex im Seitenwandabschnitt in den vorstehend beschriebenen Bereichen liegen, kann die Festigkeit des Karkassencordfadens angemessen sichergestellt werden und die Hochgeschwindigkeitslenkstabilität kann zufriedenstellend erreicht werden. Da der Karkassencordfaden ferner die vorstehend beschriebene Reißdehnung aufweist, kann der Karkassencordfaden leicht einer lokalen Verformung folgen, wobei die Verformung während eines Stößel-Energie-Tests (wenn der Karkassencordfaden durch einen Stößel gedrückt wird) ausreichend toleriert werden kann, und die Bruchenergie kann verbessert werden. Mit anderen Worten wird während der Fahrt die Bruchbeständigkeit des Laufflächenabschnitts gegenüber Protrusion verbessert, sodass die Stoßberstfestigkeit verbessert werden kann. Darüber hinaus liegt das oben beschriebene Produkt A, also die Feinheit des Karkassencordfadens pro Einheitsbreite, innerhalb des vorstehend beschriebenen Bereichs. Dementsprechend können die Haltbarkeit und die Bremsleistung in kompatibler Weise bereitgestellt werden, was im Ergebnis auf vorteilhafte Weise die Stoßberstfestigkeit und die Hochgeschwindigkeitslenkstabilität verbessert. Da andererseits die Gürtelschicht wie vorstehend beschrieben konfiguriert ist, kann die Festigkeit der gesamten Gürtelschicht reduziert werden, was auf vorteilhafte Weise den Nachteil bei Verwendung der vorstehend beschriebenen Polyesterfasern für den Karkassencord ausgleicht und die Hochgeschwindigkeitslenkstabilität verbessert. Aufgrund dieses Zusammenwirkens können eine Hochgeschwindigkeitslenkstabilität und Stoßberstfestigkeit auf hoch kompatible Weise bereitgestellt werden.
Es ist zu beachten, dass sich „die Reißdehnung“ und „die Dehnung unter einer Last von 1,5 cN/dtex“ des Karkassencordfadens (Polyestercordfaden) jeweils auf ein Dehnungsverhältnis (%) eines Probencordfadens bezieht, der durch Durchführen einer Zugprüfung unter den Bedingungen einer Probenlänge 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. Die „Bruchspannung“ eines Gürtelcordfadens (Stahlcordfaden) ist ein Wert, der durch Dividieren der Bruchfestigkeit des Cordfadens durch die Querschnittsfläche des Cordfadens erhalten wird.
In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weist der Gürtelcordfaden vorzugsweise eine N+M-Struktur auf, bei der die Anzahl der Drahtstränge einer Innenschicht N zwei bis vier beträgt und die Anzahl der Drahtstränge einer Außenschicht M zwei bis sieben beträgt. Insbesondere weist der Gürtelcordfaden vorzugsweise eine 2+2-Struktur auf, bei der die Anzahl der Drahtstränge der Innenschicht N zwei beträgt und die Anzahl der Drahtstränge der Außenschicht M zwei beträgt. Durch die Verwendung der Gürtelcordfäden mit der spezifischen Struktur wird auf vorteilhafte Weise die Steifigkeit der Gürtelschicht angemessen eingestellt, um die Hochgeschwindigkeitslenkstabilität zu verbessern.
Außerdem ist in dem vorstehend beschriebenen Gürtelcordfaden vorzugsweise der Drahtstrang, der die Innenschicht bildet, in einem nicht verdrillten Zustand angeordnet. Durch die Verwendung der Gürtelcordfäden mit der spezifischen Struktur wird auf vorteilhafte Weise die Steifigkeit der Gürtelschicht angemessen eingestellt, um die Hochgeschwindigkeitslenkstabilität zu verbessern.
Figurenliste

1 ist eine Meridianquerschnittsansicht, die einen Luftreifen gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht.
2 ist ein Erläuterungsdiagramm, das schematisch den Aufbau eines Gürtelcordfadens veranschaulicht.

Beschreibung von Ausführungsformen
Konfigurationen von Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden 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.
Zwischen dem Paar Wulstabschnitte 3 rechts und links ist eine Karkassenschicht 4 mit einer Mehrzahl von verstärkenden Cordfäden (im Folgenden als Karkassencordfäden bezeichnet) angebracht, die sich in der Reifenradialrichtung erstrecken. 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 schließt eine Mehrzahl von verstärkenden Cordfäden ein (im Folgenden als Gürtelcordfäden bezeichnet), die in Bezug auf die Reifenumfangsrichtung geneigt sind, und die Gürtelcordfäden sind derart angeordnet, dass sie einander zwischen den Schichten überschneiden. In den Gürtelschichten 7 ist ein Neigungswinkel des Gürtelcordfadens gegenüber der Reifenumfangsrichtung in einem Bereich von zum Beispiel 10° bis 40° eingestellt.
Zum Verbessern der Hochgeschwindigkeitsbeständigkeit ist auf einer Außenumfangsseite der Gürtelschichten 7 ferner eine Gürtelverstärkungsschicht 8 bereitgestellt. Die Gürtelverstärkungsschicht 8 schließt einen verstärkenden Cordfaden (im Folgenden als Deckcordfaden bezeichnet) ein, der in Reifenumfangsrichtung ausgerichtet ist. Als Deckcordfaden kann beispielsweise ein organischer Fasercordfaden verwendet werden. 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 angeordnet und mit Beschichtungskautschuk bedeckt ist, in Reifenumfangsrichtung gebildet werden.
Die vorliegende Erfindung bezieht sich hauptsächlich auf die Cordfäden (den Karkassencordfaden und die Gürtelcordfäden), die die vorstehend beschriebene jeweilige Karkassenschicht 4 und die Gürtelschicht 7 bilden, und daher ist die Grundstruktur des Reifens nicht auf die vorstehend beschriebene beschränkt.
In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist der in der Karkassenschicht 4 enthaltene Karkassencordfaden aus einem Polyester-Fasercordfaden gebildet, der durch Verflechtung von Polyester-Faserfilamentbündeln erlangt wird. Die Reißdehnung des Karkassencordfadens (Polyester-Fasercordfaden) liegt im Bereich von 20 % bis 30% und vorzugsweise von 22 % bis 28 %. Die Dehnung unter einer Last von 2,0 cN/dtex des Karkassencordfadens in den Seitenwandabschnitten liegt im Bereich von 5,5% bis 8,0% und vorzugsweise von 6,5% bis 7,5%. Da der Karkassencordfaden (Polyester-Fasercordfaden) mit diesen physikalischen Eigenschaften für die Karkassenschicht 4 verwendet wird, ist eine gute Lenkstabilität ähnlich wie bei Verwendung des herkömmlichen Rayon-Fasercordfadens gewährleistet, und die Stoßberstfestigkeit kann verbessert werden. Das heißt, da die Karkassencordfäden die vorstehend beschriebenen Dehnungseigenschaften aufweisen, kann die Steifigkeit der Karkassencordfäden angemessen sichergestellt und eine gute Lenkstabilität erzielt werden. Da der Karkassencordfaden ferner die vorstehend beschriebene Reißdehnung EB aufweist, kann der Karkassencordfaden leicht einer lokalen Verformung folgen, wobei die Verformung während eines Stößel-Energie-Tests (wenn der Karkassencordfaden durch einen Stößel gedrückt wird) ausreichend toleriert werden kann, und die Bruchenergie kann verbessert werden. Mit anderen Worten wird während der Fahrt die Bruchbeständigkeit des Laufflächenabschnitts gegenüber Protrusion verbessert, sodass die Stoßberstfestigkeit verbessert werden kann. Wenn die Reißdehnung EB des Karkassencordfadens weniger als 20% beträgt, kann kein verbessernder Effekt auf die Stoßberstfestigkeit erzielt werden. Wenn die Unterbrechung beim Bruch des Karkassencordfadens mehr als 30% beträgt, wird die Zwischendehnung tendenziell erhöht und daher die Steifigkeit reduziert und damit die Lenkstabilität möglicherweise verschlechtert. Wenn die Dehnung unter einer Last von 2,0 cN/dtex weniger als 5,5% beträgt, besteht die Möglichkeit, dass die Cordfadensteifigkeit zunimmt, die Druckspannung der aufgerichteten Endabschnitte der Karkassenschicht 4 unmittelbar innerhalb eines Bodenkontaktbereichs erhöht wird und folglich der Cordfaden reißt (also die Beständigkeit möglicherweise beeinträchtigt wird). Wenn die Dehnung unter einer Beladung von 2,0 cN/dtex mehr als 8,0% beträgt, ist die Steifigkeit schwierig zu gewährleisten, und die Wirkung der Verbesserung der Hochgeschwindigkeitslenkstabilität kann möglicherweise nicht ausreichend erzielt werden.
Außerdem beträgt in der Karkassenschicht 4 das Produkt A = D × Ec einer Feinheit basierend auf einer korrigierten Masse D (Einheit: dtex/Stück) pro Karkassencordfaden, und eines Zählwerts Ec (Einheit: Stück/50 mm) pro 50 mm Karkassencordfäden in einer Richtung orthogonal zu einer Erstreckungsrichtung des Karkassencordfadens 1,8 × 10⁵ dtex/50 mm bis 3,0 × 10⁵ dtex/50 mm und vorzugsweise 2,2 × 10⁵ dtex/50 mm bis 2,7 × 10⁵ dtex/50 mm. Da das vorstehend beschriebene Produkt A die Feinheit des Karkassencordfadens pro Breiteneinheit in der Karkassenschicht 4 ist, können durch Erfüllen des vorstehend beschriebenen Bereichs die Haltbarkeit und die Bremsleistung verbessert werden, und als Folge werden auf vorteilhafte Weise die Stoßberstfestigkeit und die Hochgeschwindigkeitslenkstabilität verbessert. Ein Produkt A von weniger als 1,8 × 10⁵ dtex/50 mm verschlechtert möglicherweise die Bremsleistung. Ein Produkt A von über 3,0 × 10 × 10⁵ dtex/50 mm verengt die Abstände der Karkassencordfäden und erschwert so das Aufrechterhalten der Haltbarkeit. Es ist zu beachten, dass die einzelnen Bereiche der Feinheit basierend auf der korrigierten Masse D und dem vorstehend beschriebenen Zählwert Ec nicht besonders eingeschränkt sind, solange das Produkt A den vorstehend beschriebenen Bereich erfüllt.
Außerdem weist der Karkassencordfaden vorzugsweise eine Wärmeschrumpfrate von 0,5 % bis 2,5 % und mehr bevorzugt von 1,0 % bis 2,0 auf. Dabei ist die „Wärmeschrumpfrate“ eine trockene Wärmeschrumpfrate (%) von Probencordfäden, 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 Haltbarkeit oder die Verschlechterung der Gleichförmigkeit aufgrund des Auftretens von Knickbildungen (wie etwa Verdrehen, Reißen, Knittern und Zusammenfallen der Form) in den Fasercordfäden während der Vulkanisierung unterdrückt werden. Wenn die Wärmeschrumpfrate des Karkassencordfadens weniger als 0,5 % beträgt, kommt es während der Vulkanisierung gewöhnlich zu Knickbildung, weshalb es schwierig ist, die Haltbarkeit aufrechtzuerhalten. Wenn die Wärmeschrumpfrate des Karkassencordfadens 2,5 % übersteigt, kann sich die Gleichförmigkeit verschlechtern.
Ferner beträgt ein Verdrillungskoeffizient K des Karkassencordfadens, der durch die nachstehend beschriebene Formel (1) dargestellt ist, vorzugsweise 2000 bis 2500 und mehr bevorzugt 2100 bis 2400. Dabei ist der Verdrillungskoeffizient K ein Wert des Karkassencordfadens nach einer Tauchbehandlung. 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 Cordfadens kleiner als 2000 ist, verschlechtern sich die Cordfaden-Ermüdungseigenschaften, weshalb es schwierig ist, die Haltbarkeit sicherzustellen. Wenn der Verdrillungskoeffizient K des Cordfadens 2500 übersteigt, verschlechtert sich die Produktivität des Cordfadens. $K = T \times D^{1 / 2}$
(In der Gleichung ist T eine obere Verdrillungszahl des Cords (Zählwert/10 cm) und D die Gesamtfeinheit des Cords (dtex))
Wenn der Karkassencordfaden wie oben beschrieben aus Polyesterfaser hergestellt ist, schließen Beispiele der Polyesterfasern Polyethylenterephthalatfasern (PET-Fasern), Polyethylennaphthalatfasern (PET-Fasern), Polybutylenterephthalatfasern (PBT) und Polybutylennaphthalatfasern (PBN) ein, und PET-Fasern können geeignet verwendet werden. 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 die kostengünstigen PET-Fasern ermöglichen eine Senkung der Kosten des Luftreifens. Außerdem kann die Verarbeitbarkeit bei der Herstellung der Cordfäden erhöht werden.
In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, wie in 2 veranschaulicht, schließt ein Gürtelcord 7C, der die Gürtelschicht 7 bildet, eine N+M-Struktur (in dem veranschaulichten Beispiel eine 2+2-Struktur) ein, die gebildet ist aus: einer Innenschicht 7n (Kern), die aus N Stücken Drahtstrang hergestellt ist; und einer Außenschicht 7 m (Hülle), die aus M Stücken Drahtstrang hergestellt ist, die um die Innenschicht 7n verdrillt sind. Die Anzahl der Drahtstränge N der Innenschicht 7n beträgt 2 bis 4, und die Anzahl der Drahtstränge M der Außenschicht 7 m beträgt 2 bis 7. Insbesondere kann die veranschaulichte 2+2-Struktur geeignet eingesetzt werden. Außerdem sind in einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung die Verdrillrichtungen der Innenschicht 7n und der Außenschicht 7 m nicht identisch und vorzugsweise unterschiedlich. Mit anderen Worten, wenn die Innenschicht 7n S-Drall ist, ist die Außenschicht vorzugsweise 7 m Z-Drall, und wenn die Innenschicht 7n Z-Drall ist, ist die Außenschicht vorzugsweise S-Drall. Wenn die Innenschicht 7n unverdrillt ist, ist die Außenschicht vorzugsweise 7 m S-Drall oder Z-Drall. Insbesondere wird in einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung bevorzugt, dass der Draht der Innenschicht 7n nicht verdrillt ist (ein Zustand, in dem die Drahtstränge nicht verflochten sind, sondern angeordnet). Wenn die Anzahl der Drahtstränge N der Innenschicht des Stahlcordfadens 7C, der die Gürtelschicht 7 bilden, weniger als zwei beträgt, verschlechtert sich eine anfängliche Dehnung der Cordfäden. Wenn die Anzahl der Drahtstränge N der Innenschicht des Stahlcordfadens 7C, der die Gürtelschicht 7 bildet, vier übersteigt, ist die verdrillte Struktur nicht stabil. Wenn die Anzahl der Drahtstränge M der Außenschicht des Stahlcordfadens 7C, der die Gürtelschicht 7 bildet, kleiner als zwei ist, ist die Cordfadenfestigkeit unzureichend. Wenn die Anzahl der Drahtstränge M der Außenschicht des Stahlcordfadens 7C, der die Gürtelschicht 7 bildet, sieben übersteigt, ist die verdrillte Struktur nicht stabil.
Der Gürtelcordfaden einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weist eine Bruchspannung von 3300 MPa oder mehr und vorzugsweise von 3300 MPa bis 3800 MPa auf. Ferner beträgt in der Gürtelschicht 7 ein Produkt B = S × Eb einer Querschnittsfläche S (Einheit: mm²/Stück) pro Gürtelcordfaden und des Zählwerts Eb (Einheit: Stück/50 mm) des Gürtelcordfadens pro 50 mm in der Richtung orthogonal zur Erstreckungsrichtung des Gürtelcordfadens 6,0 mm²/50 mm bis 7,5 mm²/50 mm, und vorzugsweise 6,2 mm²/50 mm bis 7,2 mm²/50 mm. Die so konfigurierte Gürtelschicht 7 ermöglicht es, die Festigkeit der Gürtelschicht 7 insgesamt zu verringern, und ein Nachteil bei Verwendung des vorstehend beschriebenen Polyesterfasercordfadens als der Karkassencordfaden wird ausgeglichen, und die Hochgeschwindigkeitslenkstabilität kann verbessert werden. Dabei muss für den Fall, dass die Bruchspannung des Gürtelcordfadens weniger als 3300 MPa beträgt, der Zählwert Eb erhöht werden, um die Gürtelfestigkeit sicherzustellen, weshalb sich das Reifengewicht erhöht und die Hochgeschwindigkeitslenkstabilität verringert. Wenn das Produkt B = S × Eb kleiner als 6,0 mm²/50 mm ist, nimmt die Stößelfestigkeit aufgrund unzureichender Gürtelfestigkeit ab. Ein Produkt B = S × Eb über 7,5 mm²/50 mm erhöht das Reifengewicht und verringert die Hochgeschwindigkeitslenkstabilität. Es ist zu beachten, dass die einzelnen Bereiche der Querschnittsfläche S und des Zählwerts Eb nicht besonders eingeschränkt sind, solange das Produkt B den vorstehend beschriebenen Bereich erfüllt.
Die vorliegende Erfindung wird im Folgenden anhand von Ausführungsbeispielen beschrieben, doch ist der Umfang der vorliegenden Erfindung nicht auf die Beispiele beschränkt.
Beispiel
Luftreifen des Beispiels des Stands der Technik 1, der Vergleichsbeispiele 1 bis 4 und Beispiele 1 bis 11, die eine Reifengröße von 245/45R20 und die in 1 veranschaulichte Grundstruktur aufwiesen, schlossen die Karkassenschicht ein, die das Material der Karkassenschicht, die Cordstruktur, die Feinheit basierend auf einer korrigierten Masse D (Einheit: dtex/Stück) pro Karkassencord, den Zählwert E (Einheit: Stück/50 mm) pro 50 mm in einer Richtung orthogonal zu einer Erstreckungsrichtung des Karkassencordfadens, ihr Produkt A = D × E, Reißdehnung (Einheit: %) und Dehnung unter einer Last von 1,5 cN/dtex (Einheit: %) aufwies, die wie in Tabelle 1 eingestellt waren, und es wurde eine Gürtelschicht hergestellt, die die Struktur des Gürtelcordfadens, die Bruchspannung (Einheit: MPa), die Querschnittsfläche S (Einheit: mm²/Stück) pro Gürtelcordfaden, den Zählwert Eb (Einheit: Stück/50 mm) des Gürtelcordfadens pro 50 mm in der Richtung orthogonal zur Erstreckungsrichtung des Gürtelcordfadens und ihr Produkt B = S × Eb aufwies, die wie in Tabelle 1 eingestellt waren.
In Tabelle 1 wurden „die Reißdehnung“ und „die Dehnung unter einer Last von 1,5 cN/dtex“ jeweils durch Durchführen einer Zugprüfung unter den Bedingungen einer Probenlänge zwischen den Griffen von 250 mm und einer Zuggeschwindigkeit von 300 ±20 mm/min gemäß JIS-L1017 „Testverfahren für Chemiefaser-Reifencordfäden“ gemessen . Insbesondere ist „die Reißdehnung“ das bei Bruch des Cordfadens gemessene Dehnungsverhältnis (%) des Probencordfadens, und „die Dehnung unter einer Last von 1,5 cN/dtex“ ist das unter einer Last von 1,5 cN/dtex gemessene Dehnungsverhältnis (%) des Probencordfadens. Außerdem wurde „die Bruchspannung“ des Gürtelcordfadens durch Dividieren der Bruchfestigkeit des Cordfadens durch die Cordfadenquerschnittsfläche berechnet.
In Tabelle 1 ist als das Material des Karkassencordfadens „Rayon“ angegeben, wenn Rayon-Fasercordfäden verwendet wurden, und „PET“, wenn Polyethylenterephthalat-Fasercordfäden verwendet wurden.
Diese Testreifen wurden mit einem nachstehend beschriebenen Bewertungsverfahren hinsichtlich ihrer Stoßberstfestigkeit (Stößelenergie), Hochgeschwindigkeitslenkstabilität und Reifengewicht bewertet, und die Ergebnisse sind ebenfalls in den Tabelle 1 gezeigt.
Stoßberstfestigkeit (Stößelenergie)
Jeder der Testreifen wurde auf ein Rad mit einer Felgengröße von 20x8J aufgezogen und auf einen Luftdruck von 220 kPa befüllt. Es wurden Reifenbruchtests (Stößelbruchtests) durchgeführt, bei denen ein Stößel mit einem Stößeldurchmesser von 19 mm ±1,6 mm bei einer Belastungsgeschwindigkeit (Stößelpressgeschwindigkeit) von 50,0 mm ±1,5 m/min gemäß JIS K6302 gegen den Mittelabschnitt der Lauffläche gepresst wurde und die Reifenfestigkeit (Reifenbruchenergie) gemessen wurde. Die Bewertungsergebnisse sind als Indexwerte ausgedrückt, wobei der Messwert des Beispiels des Stands der Technik 1 als 100 festgelegt ist. Größere Werte geben höhere Bruchenergie (Stößelenergie) und überlegene Stoßberstfestigkeit an. Insbesondere bedeutet ein Indexwert von „130“ oder mehr, dass eine gute Leistung erzielt wird.
Hochgeschwindigkeitslenkstabilität
Jeder der Testreifen wurde auf ein Rad mit einer Felgengröße von 20×8J aufgezogen, auf einen Luftdruck von 200 kPa befüllt und an einem Testfahrzeug mit einem Hubraum von 2000 cm3 montiert. Sensorische Bewertungen der Hochgeschwindigkeitslenkstabilität wurden auf einer Teststrecke mit trockener Fahrbahnoberfläche 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 eine bessere Hochgeschwindigkeitslenkstabilität an.
Reifengewicht

Das Gewicht jedes Testreifens wurde gemessen. Die Bewertungsergebnisse sind als Indexwerte ausgedrückt, wobei der Messwert des Beispiels des Stands der Technik 1 als 100 festgelegt ist. Kleinere Indexwerte geben ein geringeres Reifengewicht an.
[Tabelle 1] Tabelle 1-I

		Üblich Beispiel 1	Vergleichsbeispiel 1	Vergleichsbeispiel 2	Vergleichsbeispiel 3	Vergleichsbeispiel 4
Karkassenschicht	Material des Karkassencordfadens	Rayon	Rayon	PET	PET	PET
	Produkt dtex/ A 50 mm	2,6 × 10⁵	2,6 × 10⁵	2,1 × 10⁵	2,1 × 10⁵	2,5 × 10⁵
	Reiß- % dehnung	14,0	14,0	17,0	17,0	23,0
	Deh- mm nung unter einer Last von 2,0 cN/ dtex	-	-	5,0	5,0	6,5
Gürtelschicht	Cordstruktur	2 + 2x 0,25	2 + 2x 0,25	2 + 2x 0,25	2 + 2x 0,25	2 + 2x 0,25
	Bruch- MPa spannung	3100	3400	3100	3400	3100
	Produkt mm²/ B 50 mm	8,0	7,5	8,0	7,5	8,0
Bewertung	Stoß- Indexberst- wert festigkeit (Stö-ßelenergie)	100	100	120	120	190
	Hochgeschwindigkeitslenkstabilität	3,0	3,2	2,8	3,0	2,8
	Reifen- Indexgewicht wert	100	96	95	92	100

Tabelle 1-II

		Beispiel 1	Beispiel 2	Beispiel 3	Beispiel 4
Karkassenschicht	Material des Karkassencordfadens	PET	PET	PET	PET
	Produkt dtex/ A 50 mm	2,5 × 10⁵	2,5 × 10⁵	2,5 × 10⁵	2,5 × 10⁵
	Reiß- % dehnung	23,0	23,0	23,0	23,0
	Deh- mm nung unter einer Last von 2,0 cN/ dtex	6,5	6,5	6,5	6,5
Gürtelschicht	Cordstruktur	2+2 × 0,25	2+2 × 0,25	2+2 × 0,25	2+2 × 0,25
	Bruch- MPa spannung	3400	3400	3700	3700
	Produkt mm²/ B 50 mm	7,5	7,2	7,2	7,0
Bewertung	Stoß- Indexberst- wert festigkeit (Stö-ßelenergie)	190	185	190	185
	Hochgeschwindigkeitslenkstabilität	3,0	3,2	3,2	3,3
	Reifen- Indexgewicht wert	96	94	93	90

[Tabelle 2] Tabelle 2-I

		Beispiel 5	Beispiel 6	Beispiel 7	Beispiel 8
Karkassenschicht	Material des Karkassencordfadens	PET	PET	PET	PET
	dtex/ Produkt A 50 mm	1,8 × 10⁵	3,0 × 10⁵	2,5 × 10⁵	2,5 × 10⁵
	Reißdehnung %	23,0	23,0	23,0	23,0
	Dehnung unter mm einer Last von 2,0 cN/dtex	6,5	6,5	5,5	8,0
Gürtelschicht	Cordstruktur	2+2 × 0,25	2+2 × 0,25	2+2 × 0,25	2+2 × 0,25
	Bruchspannung MPa	3700	3700	3700	3700
	mm²/ Produkt B 50 mm	7,0	7,0	7,0	7,0
Bewertung	Stoßberst- Indexfestigkeit wert (Stößelenergie)	183	187	185	185
	Hochgeschwindigkeitslenkstabilität	3,0	3,3	3,3	3,3
	Index-Reifengewicht wert	90	90	90	90

Tabelle 2-II

		Beispiel 9	Beispiel 10	Beispiel 11
Karkassenschicht	Material des Karkassencordfadens	PET	PET	PET
	dtex/ Produkt A 50 mm	2,5 × 10⁵	2,5 × 10⁵	2,5 × 10⁵
	Reißdehnung %	20,0	30,0	23,0
	Dehnung unter mm einer Last von 2,0 cN/dtex	6,5	6,5	6,5
Gürtelschicht	Cordstruktur	2+2 × 0,25	2+2 × 0,25	2+2 × 0,25
	Bruchspannung MPa	3700	3700	4000
	mm²/ Produkt B 50 mm	7,0	7,0	6,0
Bewertung	Stoßberst- Indexfestigkeit wert (Stößelenergie)	183	187	180
	Hochgeschwindigkeitslenkstabilität	3,3	3,3	3,5
	Index-Reifengewicht wert	90	90	88

Wie aus Tabelle 1 ersichtlich ist, weisen die Reifen der Beispiele 1 bis 11 im Vergleich zum Beispiel des Stands der Technik 1 eine zufriedenstellende Hochgeschwindigkeitslenkstabilität auf, während die Stoßberstfestigkeit verbessert und das Reifengewicht der Reifen reduziert war. Dagegen konnte in Vergleichsbeispiel 1 die Stoßberstfestigkeit nicht verbessert werden, da der Karkassencordfaden ein Rayon-Fasercordfaden war, obwohl der Gürtelcordfaden die Anforderungen einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung erfüllte. In Vergleichsbeispiel 2 war die Hochgeschwindigkeitslenkstabilität reduziert, da die Reißdehnung des Karkassencordfadens und die Dehnung unter einer Last von 1,5 cN/dtex klein waren und die Bruchspannung der Gürtelcordfäden klein war und das Produkt B groß war. In Vergleichsbeispiel 3 waren die Reißdehnung und die Dehnung unter einer Last von 1,5 cN/dtex des Karkassencordfadens klein, und somit wurde die Wirkung der Verbesserung der Hochgeschwindigkeitslenkstabilität nicht erreicht. Da in Vergleichsbeispiel 4 die Bruchspannung des Gürtelcordfadens klein war und das Produkt B groß war, war die Hochgeschwindigkeitslenkstabilität verschlechtert.
Bezugszeichenliste

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

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2017031381 A [0004]

Claims

Luftreifen, umfassend: einen Laufflächenabschnitt, der sich in einer Reifenumfangsrichtung erstreckt und eine Ringform aufweist; ein Paar Seitenwandabschnitte, die auf jeweiligen Seiten des Laufflächenabschnitts angeordnet sind; ein Paar Wulstabschnitte, die auf einer Innenseite der Seitenwandabschnitte in Reifenradialrichtung angeordnet sind; mindestens eine Schicht einer Karkassenschicht, die zwischen dem Paar Wulstabschnitte angebracht ist; eine Mehrzahl von Schichten von Gürtelschichten, die auf einer Außenumfangsseite der Karkassenschicht im Laufflächenabschnitt angeordnet sind; wobei die Karkassenschicht aus einem Karkassencordfaden gebildet ist, der aus einem organischen Fasercordfaden hergestellt ist, wobei eine Reißdehnung des Karkassencordfadens 20% bis 30% beträgt, eine Dehnung unter einer Last von 2,0 cN/dtex des Karkassencordfadens in den Seitenwandabschnitten 5,5% bis 8,0% beträgt, wobei ein Produkt A = D × Ec einer Feinheit, basierend auf einer korrigierten Masse D (Einheit: dtex/Stück) pro Karkassencordfaden, und eines Zählwerts Ec (Einheit: Stück/50 mm) der Karkassencordfäden pro 50 mm in einer Richtung orthogonal zu einer Erstreckungsrichtung des Karkassencordfadens 1,8 × 10⁵ dtex/50 mm bis 3,0 × 10⁵ dtex/50 mm beträgt, wobei die Gürtelschicht aus einem Gürtelcordfaden gebildet ist, der aus einem Stahlcordfaden gebildet ist, wobei die Bruchspannung des Gürtelcordfadens 3300 MPa oder mehr beträgt, wobei ein Produkt B = S × Eb einer Querschnittsfläche S (Einheit: mm²/Stück) pro Gürtelcordfaden und eines Zählwerts Eb (Einheit: Stück/50 mm) des Gürtelcordfadens pro 50 mm in einer Richtung orthogonal zu einer Erstreckungsrichtung des Gürtelcordfadens 6,0 mm²/50 mm bis 7,5 mm²/50 mm beträgt.
Luftreifen gemäß Anspruch 1, wobei der Gürtelcordfaden eine N+M-Struktur aufweist, bei der die Anzahl von Drahtsträngen einer Innenschicht N zwei bis vier beträgt und die Anzahl der Drahtstränge einer Außenschicht M zwei bis sieben beträgt.
Luftreifen gemäß Anspruch 2, wobei der Gürtelcordfaden vorzugsweise eine 2+2-Struktur aufweist, bei der die Anzahl der Drahtstränge der Innenschicht N zwei beträgt und die Anzahl der Drahtstränge der Außenschicht M zwei beträgt.
Luftreifen gemäß Anspruch 2 oder 3, wobei der Drahtstrang, der die Innenschicht bildet, in einem nicht verdrillten Zustand angeordnet ist.