DE2252877C2

DE2252877C2 - Fahrzeugluftreifen mit einem Gürtel und einer Karkasse aus Lagen paralleler und in eine Gummimischung eingebetteter Cordfäden, die einander lagenweise kreuzend verlaufen

Info

Publication number: DE2252877C2
Application number: DE2252877A
Authority: DE
Inventors: Hiroyasu Takatsuki Osaka Fujishima; Taizo Nishinomiya Hyogo Hashida; Masaru Ikeda Osaka Okumura; Akira Itami Hyogo Yoshida
Original assignee: Toyo Tire and Rubber Co Ltd
Current assignee: Toyo Tire Corp
Priority date: 1971-10-28
Filing date: 1972-10-27
Publication date: 1983-01-20
Also published as: US3814162A; DE2252877A1

Description

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Die Erfindung betrifft einen Fahrzeugluftreifen mit einem Gürtel und einer Karkasse aus Lagen paralleler und In eine Gummimischung eingebetteter Cordfäden die einander lagenweise kreuzend verlaufen, wobei die jich zwischen Wulstkernen erstreckende Karkasse mindestens zwei Lagen unter einem Winkel von 70 bis 80 /ur Umfangsrichtung verlaufender Cordfäden aus Nylon aufweist, sowie der /wischen Karkasse und Lauffläche angeordnete Gürtel mindesiens /wei Lagenpaare enthält, deren Cordfädgen Winkel unterschiedlicher Größe /ur IJmfangrrichtung bilden.

Bekannte Fahrzeugluftstreifen können etwa wie folgt eingeteilt werden Diagonalreifen, deren Cordfäden der Lagen der Karkasse schräg zur Imfangsrlchtung des Reifens gelegt sind. Gürtelreifen, deren Cordfäden der Karkasse radial oder Im wesentlichen radial angeordnet sind und JIe zusätzlich einen (iürtel /wischen Lauffläche und Karkasse aufweisen; ferner gibt es als Semigürtelreifen Übergangslösungen dieser beiden Rellenlypen

Gürtelreifen sind hinsichtlich der Reifen mit Diagonalkarkasse Insofern vorteilhaft, als erstere bessere Seitenführungskräfte und höheren Abriebwklerstand haben. Sie sind jedoch verbesserungsbedürftig, da sie Nachteile beim Fahrkomiort haben. Gleichzeitig weisen Diagonalreifen zu Gürtelreifen Nachtelle hinsichtlich Hochbclast- M barkeit und hoher Geschwindigkeit auf.

Etc 1 einem gattungsglcichen Semigürtelreifen Ist notwendig eine größere Anzahl von Gürtelcordlagen vorhanden, da das Cordmaterial dehnbares Nylon ist. Der bekannte Reifen enthalt also schon keine Stahlcordlagen. Beim bekannten Reifen ist zwar der Elastizitätsmodul des Gummis zur Einbettung des Karkassencords niedriger als der zur Einbettung des Gürtelcords. Dadurch ist aber nicht angeregt, daß zudem unterschiedliche Cordlagen nur des Gürtels durch den zugehörigen Ε-Model der sie einbettenden Gummimischung so zu beeinflussen sind, daß in ihrer Wechselbeziehung zueinander und in gezielter Weise der Fahrkomfort verbessert, bzw. die Abriebsfestigkeit and die Seitenführungskraft erhöht werden können. (US-PS 31 15 921).

Ebenfalls ist ein Gürtelreifen bekannt, bei dem eine größere Anzahl von paarweisen Lagen unterschiedlichen Materials als Gürtel zw/sehen Karkasse und Lauffläche vorgesehen sind. Hierbei sollen paarweise die Cordfäden der Lagen des Gürtels unterschiedliche Winkel zur Umfangsrichtung haben, die von 5° bis allerdings 50° reichen. Es ist aber keine Anregung gegeben, durch Verwendung von Gummimischungen unterschiedlicher Ε-Moduli die Gürtelcordlagen In unterschiedliches Material einzubetten. (DE-OS 16 05 602).

Bei anderen Fahrzeugluftreifen mit Gürtel sind mehrere Lagen vorgesehen, deren Drahtcordfäden sich lagenweise kreuzend angeordnet sind, während die Textilcordfäden der anderen Lagen zumindest im wesentlichen in Umfangsrichtung liegen. (DE-OSen 21 10 145 und 20 40 536)

Weiter ist es bekannt. Im Gürtel drei Stahlcordlagen zu verwenden und diese ggf. in Gummimischungen von unterschiedlichem Wert des Ε-Moduls einzubetten, wobei der vorgesehene Cordfadenwinkel zur Umfangsrichtung in einer Lage dementsprechend hohe Werte von z. B. 40 bis 90° annimmt. (US-PS 31 31 744)

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einem gattungsgemäßen Fahrzeugluftreifen Fahrkomfort. Seitenführung und Abrieb optimal zu beeinflussen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die gekennzeichneten Maßnahmen des Patentanspruchs I gelöst.

Eine weitere Ausgestaltung sieht vor. daß die Cord flächen des äußeren Lagenpaares aus Kunstseide bestehen. Eine Ausführungsform der Erfindung ist In der Zeichnung dargestellt und wird Im folgende", näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine teilweise geschnittene Radlaiansicht des Reifens

Fig. 2 eine Ansicht der Lagenpaare gemäß Flg. I
Flg 3 eine grafische Darstellung der Kurvenverläufe charakteristischer Werte des Reifens gemäß FI g. I

Der Reifen gemäß FIg 1 hat eine Karkasse mit Lagen 1 aus Nyloncordfäden. In diesem Beispiel zwei lagen, einen Gürtel 2. welcher zwei Lagen, d. h. ein inneres Lagenpaar la. la. aus Stahlcord, und zwei Lagen, d h ein äulJeres Lagenpaar lh. lh aus Textllcord aufweist, ferner ein Paar von Wulstdrähten 3 und eine Lauffläche 4 Gürtel 2 und Karkasse I haben eine Ausrichtung und Anordnung der Cordfäden wie In Flg. 2 dargestellt In der Karkasse 1 liegt lagenweise kreu/end der Neigungswinkel 3 der N>loncordfäden zur mittleren Umfangsrichtung /·.-/ Innerhalb 70 und 80 Innerhalb des Gürtels 2 liegt lagenweise kreuzend der Neigungswinkel (1 bei den Inneren Stahlcordlagen la zwischen 15' und 2.v und der Neigungswinkel 7 der äußeren Textllcordlagcn Ib /wischen 10" und 20".

Durch diese Ausbildung des Gürtels werden In vorteilhafter Welse ein höherer Fahrkomfort, bessere Seitcnführungseigcnschaften und ein höherer Widerstand gegen

Abrißb erreicht. Wenn beide Neigungswinkel unterhalb der genannten 3ereiche liegen, so ist der Verlust an Fahrkomiort beachtlich; liegen die Werte oberhalb dieser Bereiche, ist der Verlust an SeltenfOhrungskraft und am Abriebwiderstand beachtlich. Durch die Kombination in der vorbezeichneten Welse wird es möglich, einen Reifen zu schaffen, dessen Verhalten im Betrieb insgesamt besser wird. Die Verbesserung erreicht man auch mit relativ niedrigen Kosten, wobei die vorteilhafte Eigenschaft des Stahlcords im Gürtel hinsichtlich des Abriebs und der Seitenführungskraft beibehalten wird, ohne daß ein Verlust an Fahrkomfort bzw. eine Erhöhung des Fahrtwiderstandes bei hoher Geschwindigkeit, was sonst für Stahlcord zuträfe, eintreten.

Auch weil der benutzte Stahlcord biv/. der Texlilcord hinsichtlich des Ε-Moduls wesentlich unterschiedlich sind, werden die einbettenden Gummimischungen mit den bezeichneten unterschiedlichen Ε-Moduli verwendet. Eine solche Gummimischung trägt bei, den Abrieb herabzusetzen und die Seitenführungskraft zu erhöhen, sowie auch zur Verbesserung anderer Eigenschaften. Zum Beispiel wird die Einwirkung auf den Reifen auf einer Schlaglochstraße gedämpft, der Fahrkomfort verbessert und der Zusammenhalt der Lauffläche besier.

In dieser Hinsicht ist zu beachten, daß Festigkeitsänderungen. die auf den jeweiligen Anteil von Stahlcord und von Textilcord im Gürtel zurückgehen, wesentlich das Verhalten des Reifens beeinflussen. Man kann den bestimmten Festigkeitsanteil ggf. noch genauer ändern und anpassen. In Abhängigkeit von der Dichte. Struktur und Gattung der Cordfäden.

Im Versuch wurden Reifen hinsichtlich unterschiedlicher Betriebsparameter verglichen. Die nachfolgende Tabelle 1 zeigt anteilige Festigkeitswerte des Gürtelcords in Versuchsreifen. In diesem Beispiel wurde Kunstseide als Textilcordfäden verwendet, man kann jedoch je nach Einzelfall unterschiedliche synthetische Cordfäden, einschließlich Polyester. Polyvinylalkohol und dgl., verwenden.

Tabelle 1 Tabelle 2

Versuchsreifen

Koeffizient des
Abriebwiderstandes

(Durchschnittswert)

100 105- 130- 150- 160- 170-120 170 190 200 205

(115) (152) (172) (178) (188)

Versuchsreifen
Beitrag zur
Festigkeit in %

Kunstseidencord	100	65	50	40	25	0
Stahlcord	0	35	50	60	75	100

Bemerkungen

i I)Ic Festigkell jeder Cordlage wurde In obiger Tabelle In

Richtung der Cordfäden gemessen i IXr Gürtel des Reifers A bestand lediglich aus vier Kunst scidecordlagen (l65Od/3)

3 Jeder der Reifen B.( Π und f. hat einen Gürtel, der aus ?wel Kunsiseldecnrdlagen _und ?wel Stahlcordlagen besteht

4 Der Gürtel des Reifens F besteht lediglich ans vier Lagen Stahl«, rd 1.1 y i χ 0.15)

5. Jeder ikr Testreifen hatte die Abmessung 175 SR 14,

Jeder Versuchsrclfen wurde auf einer relativ guten Straße den Betriebsbedingungen unterworfen. Die bei unterschiedlichen Betriebsbedingungen erhaltenen Vergleichswerte sind nachfolgend in der Tabelle 2 angegeben. un;l zwar als Koeffizienten des Widerstandes gegen den Abrieb mit dem Wert ι.ιΟ für den Reifen A:

Der Festlgkeiisanteii von Kunstseidecord zu Stahlcord im Gürte! von 40% zu 60% liegt im Bereich der Erfindung und der entsprechende Reifen, Beispiel D, hat einen erhöhten Abriebwiderstand von etwa bis 72%, verglichen mit einem Reifen A.

Es ist ersichtlich, daß, wenn Stahlcord teilweise durch Textilfasercord ersetzt wird, nur eine relativ kleine Verringerung des Abriebwertes eintritt. Dies wird im wesentlichen der nichtkompressiven Wirku¹,. des Stahlcords zugeschrieben.

Versuche hinsichtlich Seitenführungseigenschaft sind in Tabelle 3 mit Hilfe des Koeffizienten der Seitenführungskraft dargestellt, bezogen auf den Wert 100 für den Reifen ,4.

Tabelle 3
Versuchsreifen ABCDEF

Koeffizient der
Seitenführungskraft

100 110 130 140 145 150

Wie aus Tabelle 3 ersichtlich, ergeben sich Werte der Seitenführungskraft, die ähnlich den Werten dnr Abriebfestigkeit nach Tabelle 2 sind. d. h. die Reifen C. D und E haben Seitenführungskräfte ähnlich wie beim Reifen F. dessen Gürtel lediglich aus Stahlcord besteht. Hieraus ist ersich-iich, daß sie die tatsächliche Wirkung des Stahlcoids darstellen. Eine Verbesserung der Seitenführungseigenschaft Ist eine Tatsache, die das stabile Verhalten des Autos bei Geradeausfahrt als auch in Kurven bei hoher Geschwindigkeit bestimmt.

Ferner sind die Fahrkomfortkoeffizienten der Versuchsreifen In Tabelle 4 dargestellt. Der Fahrkomfort wird beim Überfahren eines Hindernisses als Schätzwert

so als Fahrkomfortkoeffi/ient auf der Basis des Wertes 100 für den Reifen A ermittelt.c

Tabelle 4

Versuchsreifen ABCD F F

Koeffizient des

Fahrkomforts 100 99 98 % 90 86

Die gemäß Tabelle 4 ermittelten Werte neigen, daß der Fahrkomfort für den Reifen F, dessen Gürtel lediglich aus Stahlcord besteht, schlechter als beim Reifen A ist. dessen Gürtel lediglich aus Kunstseidecord besteht. Dies geht darauf zurück, daß der Fahrkomfort lediglich nus der Fähigkeit des Reiitns bestimmt wird, ein Wkierstandsobjekt beim Überfahren zu umfassen, und /war durch die Steifigkeit des Gürtels.

Deshalb wird auch der Fahrkomfort wesentlich durch den Festlgkeltsantell des Stahlcords sowie des Textilcords beeinflußt. Ferner wurde aber als Erkenntnis der Versuche noch festgestellt, daß man einen besseren Fahrkomfort erreicht, wenn der Neigungswinkel bei Lagen mit Stahlcord größer als bei Textilcord Ist. und zwar um mindestens 5".

In der Zusammenfassung der Ergebnisse In FI g. 3 zeigen die Kurven den Bereich des Anteils an Festigkeit von Stahlcord zu Textilcord, In welchem die Seltenführungselgenschaften und der Widerstand gegen den

Abrieb wesentlich verbessert werden, ohne daß zu viel an Fahrkomfort eingebüßt wird, nämlich Im Bereich von 40 bis 65%. Hler gibt die Abzlsse den Festlgkeltsantell von Kunstseidecord bzw. Stahlcord an, welche den Gürtel des jeweiligen Versuchsreifens bilden, wobei die Ordinate die jeweiligen Fleenschaftswerte des Versuchsreifens darstellt, und die Kurve I die Änderungen des Fahrkomforts (Tabelle 4), die Kurve II Änderungen der Seitenführungskraft (Tabelle 3) und die Kurve III Änderungen des Abriebwiderstandes (Tabelle 2) zeigen.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

I. Fahrzeugluftreifen mit einem Gürtel und einer Karkasse aus Lagen paralleler und in eine Gummimischung eingebetteter Cordfaden, die einander lagenweise kreuzend verlaufen, wobei die sich zwischen Wulstkernen erstreckende Karkasse mindestens zwei Lagen unter einem Winkel von 70 bis 80° zur Umfangsrichtung verlaufender Cordfäden aus Nylon aufweist, sowie der zwischen Karkasse und Lauffläche angeordnete Gürtel mindestens zwei Lagenpaare enthält, deren Cordfäden Winkel unterschiedlicher Größe zur Umfangsrichtung bilden, gekennzeichnet durch die gleichzeitige Anwendung der is zumindest im wesentlichen an sich bekannten Maßnahmen, daß die Cordfäden des Gürtels

a) im radial inneren Lagenpaar (2a. la) aus Stahl bestehen, einen Winkel (ß) von 15 bis 25° bilden und in eine Mischung mit einem Ε-Modul von SO bis 70KgZCm¹ (bei 100% Dehnung) eingebettet sind und

b) im radial äußeren Lagenpaar (26. Ib) aus Textilmaterial bestehen, einen Winkel (yj von 10 bis 20° bilden und in eine Mischung mit einem Ε-Modul von 30 bis 50 kg/cm^J (bei 100% Dehnung) eingebettet sind, wohei

c) der Ε-Modul der einbettenden Mischung zwischen den Lagenpaaren unterschiedlich und der gebildete Winkel im inneren Lagenpaar {la, la) um mindestens 5° großer als im äußeren Lagenpaar {Ib. 'W ist.
2 Reifen nach Ansp.uch I, dadurch gekennzeichnet, daß die Cordfädep. des äußeren Lagenpaares (26. Ib) aus Kunstseide bestehen

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