DE2364940A1

DE2364940A1 - Luftreifen in radialbauweise

Info

Publication number: DE2364940A1
Application number: DE2364940A
Authority: DE
Inventors: Etsuko Hamano; Katsuyuki Harakon; Mitsuaki Maeda; Noboru Sakai; Satoshi Takemura
Original assignee: Bridgestone Corp
Current assignee: Bridgestone Corp
Priority date: 1972-12-29
Filing date: 1973-12-28
Publication date: 1974-07-18
Also published as: JPS4992703A; FR2212244B1; JPS5651923B2; FR2212244A1; US3851693A

Description

Luftreifen in Radialbauweise

Die Erfindung betrifft einen Luftreifen in Radialbauweise mit einer Lauffläche, zwei bis zu beiden Schultern der Lauffläche sich erstreckenden Seitenwänden und je einem am Jnenumfang der jeweiligen Seitenwand ausgebildeten Wulstteil, wobei der Luftreifen mit einer Karkasse, in der Cordfäden senkrecht zur Umfangsrichtung des Luftreifens angeordnet sind, und mit einem die Karkasse umgebenden Gürtel verstärkt ist.

Herkömmlich ausgebildete Luftreifen in Radialbauweise (Radial-Luftreifen) mit einem Gürtel, zu dem Stahl-Cordfäden verwendet sind, sind hinsichtlich der Laufflächen-Verschleißfestigkeit und des Kurvenfahrverhaltens (Seitenführung) Radial-Luftreifen mit Gürteln, zu deren Herstellung Kunstfaser-Cordfäden, beispielsweise Reyon, Vinylonfäden u.dgl. verwendet wurden, in bemerkenswertem Maße überlegen. Der Grund hierfür liegt darin, daß der Anfangsmodul (anfängliche

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Dehnungsmodul) des Stahl-Cordfadens größer ist als der von Kunstfaser-Cordfäden, wie z.B. Reyon-, Vinylonfäden u.dgl.

Ist jedah beim herkömmlichen Radial-Luftreif en mit einem unter Verwendung von Stahl-Cordfäden hergestellten Gürtel die Lauffläche infolge Anfahrens an Hindernisse auf der Fahrbahn verletzt und ist Regenwasser u.dgl. von außen in die Lauffläche eingedrungen, setzen die Stahl-Xiprdfäden rasch Rost an und rufen Bruch des Luftreifens hervor. Zur Vermeidung dieses Nachteils ist zwischen der Stahl-Cordfadenschicht (Stahl-Cordgewebeeinlage) und der Lauffläche eine Cordfadenschicht (Cordgewebeeinlage) aus Kunstfaserfäden, beispielsweise aus Polyester- oder Nylonfaser, angeordnet. Außerdem ist beim herkömmlichen Radial-Luftreifen mit einem Gürtel, zu dem Stahl-Cordfäden verwendet sind, die Federung oder Abrollweichheit (cushionability) zwischen dem Gürtel und der Karkasse gering, da der Anfangsmodul (anfängliche Dehnungsmodul) der Stahl-Cordfäden sehr groß ist. Zur Milderung dieses Nachteils ist zwischen der Stahl-Cordgewebeeinlage und der Karkasse eine Kunsifeser-Cordgewebeeinlage aus Polyester- oder Nylonfaser angeordnet. Im herkömmlichen Radial-Luftreifen, bei dem im Gürtel Stahl-Cordfäden verwendet sind und der mit einer Kunsüaser-Cordgewebeeinlage aus Polyester- oder Nylonfaser versehen ist, kann zwar das Anrosten der Stahl-Cordfäden verhindert und die niedrige Abrollweichheit vergrößert werden, die dem Radial-Luftreifen mit einem unter Verwendung von Stahl-Cordfäden hergestellten Gürtel eigene Laufflächen-Verschleißfestigkeit und das Kurvenfahrv erhalt en (Seitenführung) sind jedoch verringert.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Radial-Luftreifen zu schaffen, bei dem die Korrosion der Stahl-Cordfäden infolge Eindringens von Regenwasser verhindert und die Abrollweichheit zwischen dem Gürtel und der Karkasse verbessert ist, ohne daß die dem Radial-Luftreifen mit einem unter Verwendung von Stahl-Cordfäden hergestellten'Gürtel

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eigene Laufflächen-Verschleißfestigkeit und das Kurvenfahrverhalten (Seitenführung) herabgesetzt sind.'

Diese Aufgabe ist mit einem Radial-Luftreifen der eingangs erwähnten Art gelöst, der,sich erfindungsgemäß dadurch auszeichnet, daß der Gürtel aus einer zusammengesetzten Schicht besteht, welche von einer Metall-Cordfadenschicht, in der Stahl-Gordfäden in einen Kautschuk mit einem

300 %-Modul von 150 bis 250 kp(cm² parallel

zueinander und unter einem Winkel von 5 bis 25 zur Umfangsrichtung des Luftreifens eingebettet sind, und von einer Paser-Cordfadenschicht gebildet ist, in der Cordfäden aus aromatischer Polyamidfaser mit einer Zugfestigkeit von über 10 g/den, einem Anfangsmodul von über 150 g/den und einem Drehungs-Koeffizienten für die Nachdrehung (cable twist) von 0,10 bis 0,60 und einem Drehungs-Koeffizienten für die Vordrehung (ply twist) von 100 bis 200$, bezogen auf die Nachdrehung, wobei der Drehungs-Koeffizient durch die folgende Gleichung bestimmt ist:

NT = N . V0,139 . D/p . 10~³,

worin NT = Drehungs-Koeefizient, N = Anzahl der Drehungen je 10 cm Cordfadenlänge, D = der halbe Gesamtfeinheitsgrad in Denier des Fadens, und ρ = spezifisches Gewicht (Dichte) der Paser, in einen Kautschuk mit einem (Dehnungs-)Modul von 300$ bei 130 bis 250 kp/cm parallel zueinander und unter einem Winkel von 0 bis 45° zur Umfangsrichtung des Luftreifens eingebettet sind.

Der Luftreifen in Radialbauweise nach der Erfindung weist durch die Verwendung von Stahl-Cordfäden und Cordfäden aus aromatischer Polyamidfaser im Gürtel eine verbesserte Eigenschaft auf.

Das im Paser-Cordfaden nach der Erfindung zu verwendende aromatische Polyamid hat Amid-Bindung, weist eine aromatische Gruppe auf und läßt sich durch die folgenden allgemeinen

409829/0734 η

Formeln darstellen:

i'R₂ Ri R2 HN £ %- NHOC ~p ^S- CO

'n

44 143

R„ R₃

NHCO

worin R-, R2» ^R^ ^ηη^ ^a Wasserstoff- und Halogen-Atome und Kohlenwasserstoff-Reste sind.

Der erfindungsgemäß zu verwendende Paser-Cordfaden "besitzt eine Zugfestigkeit von über 10 g/den, vorzugsweise von über 15 g/den, und einen Anfangsmodul von über 150 g/den, vorzugsweise von über 200 g/den.

Wird eine Mehrzahl von aromatischen Polyamid-Fasern mit einem zu niedrigen Drehungs-Koeffizienten zu einem Cordfaden gezwirnt, läßt sich der erhaltene Cordfaden in beträchtlichem Maße schlecht schlichten und das Klebemittel dringt ungleichmäßig zwischen die Fasern ein. Das Ergebnis ist, daß der

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Cordfaden sich, während des Betriebes des Luftreifens vom Kautschuk lösen kann, und daß die Dauerfestigkeit des Cordfadens "beträchtlich, herabgesetzt ist. Dagegen besitzt der mit einem zu hohen Drehungs-Koeffizienten gezwirnte Cordfaden einen (Dehnungs-)Modul und eine Zugfestigkeit von beträchtlich niedriger Größe.

Der Drehungs-Koeffizient für den erfindungsgemäß zu verwendenden Cordfaden ergibt sieh aus der folgenden Formel:

NT = N . V0,139 . D/p . 10~³,

worin NT = Drehungs-Koeffizient, N.= Anzahl der Drehungen je 10 cm Fadenlänge, D = der halbe Gesamtfeinheitsgrad des Cordfadens, und ρ = das spezifische Gewicht (Dichte) der Faser. Der Drehungs-Koeffizient für die Nachdrehung liegt zwischen 0,10 und 0,60. Der Drehungs-Koeffizient für die Vordrehung beträgt 100 bis 200$, bezogen auf die Nachdrehung, und liegt vorzugsweise im Bereich zwischen 0,25 und 0,45.

Vom als Einbettungsmedium für die Stahl-Cordfäden oder die Cordfäden aus aromatischer Polyamidfaser zu verwendenden Kautschuk wird verlangt, daß er einen höheren Anfangsmodul besitzt als der zum Einbetten herkömmlicher Kunstfaser-Cordfäden zu verwendende Kautschuk. Der Grund hierfür ist, daß sowohl die Cordfäden aus Stahl als auch jene aus aromatischer Polyamidfaser einen hohen Anfangsmodul besitzen. Ist daher der (Dehnungs-)Modul des Kautschuks nicht hoch, lassen sich keine Luftreifen mit ausreichend hoher Reifenleistung erzielen.

Der Kautschuk zum Einbetten von Stahl-Cordfäden besitzt einen 300 %-Modul von 150 bis 250 kp/crn² nach Vulkanisation.

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Der 300 %-Modul des Kautschuks zum Einbetten der Cordfäden aus aromatischer Polyamidfaser beträgt nach

2 Vulkanisation 130 bis 250 kp/cm , vorzugsweise 160

bis 250 kp/cm .

Es hat,sich herausgestellt, daß Radial-Luftreifen, deren Gürtel unter Verwendung der obenbeschriebenen erfindungsgemäßen, speziell definierten Cordfadenschichten (Cord-· gewebeeinlagen) hergestellt ist, verbesserte Reifenleistungen (Reifeneigenschaften) aufweiten, insbesondere Korrosionsbeständigkeit , Abrollwei.chheit, Lauf flächen-Verschleißfestigkeit und Kurvenfahrverhalten (Seitenführung).

Die Erfindung wird im folgenden anhand eines Ausführungsbeispiels mit weiteren Einzelheiten erläutert.

BEISPIEL -■"'■.■■

Als Cordfäden aus aromatischer Polyamidfaser wurden in einem Gürtel des Radial-Luftreifens nach der Erfindung Cordfäden aus Polyparaphenylen-Terephthalamid-Easer verwendet. Die Herstellung der Radial-Luftreifen erfolgte entsprechend den nachstehenden Angaben. Es wurden die Laufflächen-Verschleißfestigkeit, das Kurvenfahrverhalten (Seitenführung), die Abrollweichheit und die Schnellauftüchtigkeit ermittelt.

Cordfaden (a): Zugfestigkeit 13 g/den

Anfangsmodul . 170 g/den

Drehungs-Koeffizient

der iTachdrehung .0,55

Drehungs-Koeffi.zient · .

der Vordrehung 0,55

1 600 den/2

Cordfaden (b): Zugfestigkeit . *. 18 g/den

Anfangsmodul 400 g/den

~ Drehungs-Koeffizient

der Nachdrehüng ' ' 0,38

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_ 7 _ 44 143

Drehungs-Koeffizient

der Vordrehung 0,38

1. 600 den/2

Reifengröße: 175-14

2 Gewebeeinlage-Schichten

3 Gürtel-Schichten

90° zur Umfangsrichtung des Reifens

Stahl-Cordfäden: 15° zur Umfangsrichtung des

Kunstfaser-Cordfäden: 32° zur Umfangsrichtung

Fadenwinkel (Zenitwinkel) in der Karkasse: . 90° zur Umfangsricht

Fadenwinkel (Zeiibwinkel) im Gürtel:

15°

Reifens, iden: 32° des Reifens.

1. Probereifen

a) Reifen A (nach der Erfindung)

Als Gürtel wurde eine zusammengesetzte Schicht aus zwei Stahl-Cordfaden-Schichten und einer Faser-Cordfaden-Schicht verwendet. Jede der Stahl-Cordfaden-Schichten wurde durch Einbetten von Stahlfäden 1.5 (Durchmesser des Stahlfadens 0,25 mm) in einen Kautschuk mit einem 300 %-Modul von 170 kp/cm 'hergestellt, die Faser-Cordfaden-Schicht durch Einbetten der Fäden (a) in einen Kautschuk mit einem 300 %-Modul von 150 kp/cm². Die Faser-Cordfaden-Schicht wurde zwischen der Stahl-Cordfaden-Schicht und der Lauffläche angeordnet. Die Karkasse bestand aus einer Gewebeeinlage aus Polyesterfaser-Cordfäden 1 300 den/2.

b) Reifen B (nach der Erfindung)

Als Gürtel wurde eine zusammengesetzte Schicht aus den gleichen Stahl-Cordfaden-Schichten wie beim Reifen A und einer Faser-Cordfaden-Schicht verwendet. Die letztere wurde durch Einbetten der Fäden (b) in

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einen Kautschuk mit einem 300 %-Modul von

180 kp/cm hergestellt und zwischen der Stahl-Cordfaden-Schi cht und der Lauffläche angeordnet. Die Karkasse bestand aus einer Gewebeeinlage aus Polyesterfaser-Cordfäden 1-300 den/2.

c) Reifen C (nach der Erfindung)

Als Gürtel wurde eine zusammengesetzte Schicht aus den gleichen Stahl-Cordfaden-Schichten wie beim Reifen A und einer Faser-Cordfaden-Schicht verwendet. Die letztere wurde durch Einbetten der Fäden (a) in einen Kautschuk mit einem . 300 %-Modul von.

150 kp/cm hergestellt und zwischen der Stahl-Cordfaden-Schicht und der Karkasse angeordnet. Die Karkasse bestand aus einer Gewebeeinlage aus Nylon 66-Faser-Cordfäden 1 050 den/2.

d) Reifen D (Vergleichsreifen)

Als Gürtel wurde eine .zusammengesetzte Schicht aus zwei Stahl-Cordfaden-Schichten und einer Faser-Cordfaden-Schicht verwendet. Jede der Stahl-Cordfaden-Schichten wurde durch Einbetten von Stahlfäden 1.5 (Durchmesser des Stahlfadens 0,25 mm) in einen

Kautschuk mit einem 300 %-Modul von

ο
135 kp/cm hergestellt, die Faser-Cordfaden-Schicht durch Einbetten der Fäden (a) in einen Kautschuk mit einem 300 %-Μοάμ1 von 115 kp/cm . Die Paser-Cordfaden-Schicht wurde zwischen der Stahl-Cordfaden-Schicht und der Lauffläche angeordnet. Die Karkasse bestand aus einer Gewebeeinlage aus Polyesterfaser-Cordfäden 1 300 den/2.

e) Reifen E (herkömmliche Bauweise)

Als Gürtel wurde eine zusammengesetzte Schicht.aus zwei Stahl-Cordfaden-Schichten und einer Reyon-Cordfaden-Schicht verwendet. Jede der Stahl-Cordfaden-Söiiehten wurde durch Einbetten von Stahl-Cordfäden (Durchmesser des Stahlfadens 0,25 mm) in einen

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■■'■'. -r 9 r- 44 143

Kautschuk mit einem 3QO i^-Modul· von 170 kp/cm² hergestellt.' Die Reyon-Cordfaden-Sehicht aus Cordfäden 1 650 den/2 wurde zwischen der Stahl-Cordfaden-Schicht und der Lauffläche angeordnet. Die Karkasse bestand aus einer Gewebeeinlage aus Polyesterfaser-Cordfäden 1 300 den/2.

f) Reifen F (herkömmliche Bauweise)

Es wurden die gleichen Schichten wie beim Reifen E verwendet» die Reyön-Gordfaden-Sehicht jedoch zwischen der Stahl-Cord.faden-Schicht und der Karkasse angeordnet.

g) Reifen G (Vergleiehsreifen) .

Als Gürtel wurden nur die Stahl-Cordfaden-Schichten wie beim Reifen A verwaidet. Die Karkasse bestand aus der gleichen Gewebeeinlage aus Polyesterfaser-Cordfäden wie beim Reifen A.

2. Prüfverfahren - .

a) Laufflächen-Verschleißfestigkeit

Ein Straßentest wurde unter den folgenden Bedingungen

durchgeführt:

Last je Reifen etwa 400 kg

Reifeninnendruck 2,0 kp/cm

mittlere Geschwindigkeit etwa 40 km/h

Straßenbeschaffenheit gute Stadtstraße

Hach 40 000. km wurde der Laufflächenverschleiß gemessen..

■ b) Kurvenfahrverhalten (Seitenführung)

Das Kurvenf ahrverhalten (die Seitenführung) eines Reifens wi rd durch die Seitenführungskraft angegeben. Wird einem. Reifen ein Schlupfwinkel (Schräglaufwinkel) erteilt, so beginnt das Fahrzeug selbstverständlich eine Kurvenfahrt und durch die Kurvenbewegung wird eine Zentrifugalkraft erzeugt. Die Seitenführungskraft wird durch eine Reibungskraft ^zwischem dem Reifen und der Fahrbahnoberfläche hervorgerufen, welcher der

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. - 10 - · 44 143

Zentrifugalkraft in einer zur Rotationsebene des Reifens normalen Richtung entgegenwirkt. Je größer die Seitenführungskraft, je besser ist die Seitenführung oder das Kurvenfahrverhalten. Die Messung der Seitenführungskraft erfolgt auf einem Rollen-Prüfstand.

c) Federung (Abrollweichheit) ■

Die Federung oder Abrollweichheit beeinflußt das Fahrgefühl (den Fahrkomfort)» Je größer die Abrollweichheit der Reifen eines Fahrzeuges, umso ausgezeichneter ist der Fahrkomfort. Ein Fahrversuch wurde von einem Testfahrer vorgenommen.

d) Schnellauf -feuchtigkeit

Die Messung der Schnellauftüchtigkeit erfolgte durch eine Prüffahrt eines- Fahrzeuges unter einer bestimmten Last auf einem Rollenprüfstand. Nach einer vorbestimmten Zeit wurde die Geschwindigkeit stufenweise erhöht und bei Bruch des Reifens die zu diesem Zeitpunkt gefahrene Geschwindigkeit und erzielte Laufzeit gemessen. -

3. Prüfe rge bni ss e

Die Prüfergebnisse sind in der nachstehenden Tabelle 1 aufgeführt.

Die Laufflächen-Verschleißfestigkeit, das Kurvenfahrverhalten (Seitenführung) und die Schnellauftüchtigkeit sind als Vergleichszahlen auf der Basis (= 100) der für den Reifen E in herkömmlicher Bauweise gemessenen Werte angegeben. Je höher die Vergleiehszahl, je besser die Leistung.

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Tabelle

* X^^Probereifen
Prüf- "^-*^^
ergetinisse ""--^^^

A

B

G

nach der
Erfindung

130
130
etwa
gut
110

130
135
etwa
gut
115

125
120
gut
110

D

E

F

herkömml.
Bauweise

105
100
gut
100

α

Laufflächen-
Verschleißfestigkeit
Kurvenfahrverhalten
(Seitenführung)
Federung
(Abrollweichheit)
Schnellauf-
tüchtigk-eit

Vergl.-
Reifen

100·
100
etwa
gut
100

Vergl.-
Reifen

120
105
etwa
gut
105

125
130
schlecht
95

.-12- 44 143

23649 4 Q.,

Der vorstehenden Tabelle ist zu entnehmen, daß der Luftreifen nach der Erfindung dem luftreifen in herkömmlicher Bauweise hinsichtlich Laufflächen-Verschleißfestigkeit und Kurvenfahrverhalten (Seitenführung) deutlich überlegen ist und zudem dem Luftreifen mit dem nur aus Stahl-Cordfaden-Schicht hergestellten Gürtel in bezug auf die Laufflächen-Verschleißfestigkeit und dem Kurvenfahrverhalten im wesentlichen gleichwertig, hinsichtlich Federung (Abrollweichheit) und Schnellauftüchtigkeit jedoch deutlich überlegen ist.

/Patentansprüche 409829/0734

Claims

1A-44 143, PATENTANSPRÜCHE.

1. ■·' Luftreifen in Radialbauweise mit einer Lauffläche, äwei bis zu beiden Schultern der Lauffläche sich erstreckenden Seitenwänden und je einem am Innenumfang der jeweiligen Seitenwand ausgebildeten Wulstteil, wobei der Luftreifen mit einer Karkasse, in der Cordfäden senkrecht zur Umfangsrichtung des Luftreifens angeordnet sind, und mit einem die Karkasse umgebenden Gürtel verstärkt ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Gürtel aus einer zusammengesetzten Schicht besteht, welche von einer Metall-Cordfadenschicht, in der Stahl-Cordfäden in einen Kautschuk mit einem 300 %-Modul

von 150 bis 250 kp/cm parallel zueinander und unter einem Winkel von 5 bis 25° zur Umfangsriclitung des Luftreifens eingebettet sind, und von einer Faser-Cordfadenschicht gebildet ist, in der Cordfäden aus aromatischer Polyamidfaser mit einer Zugfestigkeit von über 10 g/den, einem Anfangsmodul von über 150 g/den und, einem Drehungs-Koeffizienten für die Naehdrehung (cable twist) von 0,10 bis 0,60 und einem Drehungs-Koeffizienten für die Vordrehung (ply twist) von 100 bis 200$, bezogen auf die Nachdrehung, wobei der Drehungs-Koeffizient durch die folgende Gleichung bestimmt ist:

NT = N . VO,139 . D/p . 10~³,

worin NT = Drehungs-Koeffizient, N = Anzahl der Drehungen je 10 cm Cordfadenlänge, D = der halbe Gesamtfeinheitsgrad in Denier des Fadens, und ξ = spezifisches Gewicht (Dichte) der Faser j in einen Kautschuk mit einem .300 %-Modul

von 130 bis 250 kp/cm parallel zueinander und unter einem Winkel von O bis 45° zur Umfangsrichtung des Luftreifens eingebettet sind.

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/2

2« ' Luftreifen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Cordfaden aus aromatischer Polyamidfaser eine Zugfestigkeit von über 15 g/den und einen Anfangsmodul von über 200 g/den besitzt und mit einem Drehungs-Koeffizienten von 0,25 bis 0,45 nachgedreht ist_o

3o Luftreifen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der 300 $>-Modul des Kautschuks, in den die Cordfäden aus aromatischer Polyamidfaser eingebettet sind, 160 bis 250 kp/cm beträgt₀