DE2364941A1

DE2364941A1 - Luftreifen

Info

Publication number: DE2364941A1
Application number: DE2364941A
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: 1974-07-11
Also published as: FR2212243B1; JPS5244082B2; US3851692A; CA986829A; FR2212243A1; JPS4992702A

Description

Luftreifen

Die Erfindung betrifft einen Luftreifen mit einer Lauffläche, zwei "bis zu beiden Schultern der Lauffläche sich erstreckenden Seitenwänden und je einem am Inenumfang der jeweiligen Seitenwand ausgebildeten Wulstteil, wobei der Luftreifen mit einer Karkasse und einem Gürtel verstärkt ist.

Luftreifen werden nach ihrem Aufbau bzw. nach ihrer Bauweise in die folgenden drei Klassen unterteilt:

1) Reifen in Diagonalbauart (Diagonal-Luftreifen), bei denen die Gordfäden der Karkasse und des Gürtels gegenseitig gekreuzt schräg zur Umfangsrichtung des Luftreifens liegen.

2) Luftreifen in Radialbauart (Radial-Luftreifen), bei denen die Cordfäden der Karkasse im wesentlichen senkrecht, die Cordfäden des Gürtels im wesentlichen parallel zur Umfangsrichtung des Luftreifens liegen.

3) Diagonal-Luftreifen in Gürtelbauart (Semi-Gürtelreifen), bei denen die Cordfäden der Karkasse gegenseitig gekreuzt

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schräg und die Cordfäden des Gürtels im wesentlichen parallel zur Umfangsrichtung des Luftreifens liegen.

Die Radial-Luftreifen und die Diagonal-Luftreifen in Gürtelbauart sind im Aufbau der Gürtel-Gewebeeinlagen den Diagonal-Luftreifen ähnlich, hinsichtlich Schnellauftüchtigkeit, Laufflächen-Verschleißfestigkeit, Kurvenfahrverhalten (Seitenführung), Fahrkomfort und Dauerfestigkeit jedoch, sehr überlegen.

Bei den herkömmlichen Radial-Luftreifen und Diagonal-Luftreifen in Gürtelbauart sind die Cordgewebeeinlagen der Karkasse unter Verwendung von Reyon-, Nylon 6-, Nylon 6,6- oder Polyesterfasern, jene des Gürtels aus Stahl-, Glas-, und ; Reyonfaser mit extrem großem (Dehnungs-)Modul, nachstehend EHM-Reyonfaser (EHM = Abk. für engl. extremely high modulus) genannt, hergestellt. .

Da die Reyon-Cordfäden stark wasseraufnehmend sind, tritt bei Reifen mit Reyon-Cordfäden in der Karkasse infolge Eindringens von Regenwasser bei Verletzung der Seitenwand des Luftreifens frühzeitig Lostrennung der Gewebeeinlagen und Bruch des Luftreifens auf. Bei Verwendung von Nylon 6-Paser-Cordfäden, die exnen sehr niedrigen Anfangsmodul besitzen, weisen die Luftreifen schlechtes Kurvenfahrverhalten (Seitenführung) und geringe Sehnellauftüchtigkeit auf.

Sind andererseits im Gürtel Stahl-Cordfäden verwendet, sind Laufflächen-Verschleißfestigkeit und Kurvenfahrverhalten (Seitenführung) gut, jedoch die Haftung an einem Kautschuk

unzureichend. Die Schnellauftüchtigkeit ist gering. Insbesondere ergibt sich aus dem sehr hohen Anfangsmodul der Cordfäden ein geringer Fahrkomfort. Bei Eindringen von Regenwasser durch Ve-rletzungs stellen an der Lauffläche des Luftreifens setzen die Cordfäden Rost an und rufen Bruch des Luftreifens hervor. :

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Eine unter Verwendung von Glasfaser-GOrdfäden hergestellte Cordgewebeeinlage weist eine hohe Steifigkeit auf, die Stoßoder Schlagdämpfung ist daher gering und die Lauffläche ist Verletzungsgefahr ausgesetzt. Die Dauerfestigkeit liegt unter der anderer Faser-Cordgewebee'inlagen. Tritt während des Laufes eine örtlich "begrenzte Verformung auf, ermüdet der Cordfaden (die Cordgewebeeinlage) und "bricht. Tritt eine Stoß- oder Schlagbeanspruchung hinzu, kommt es zum Bruch desLuftreifens.

Bei Verwendung von Cordfäden (Cordgewebeeinlagen) aus EHM-Reyonfaser liegt der Anfangsmodul unter dem von Glasfaser- und Stahl-Cordfäden "bzw. -Cordgewebeeinlagen. Die Laufflächen-Verschleißfestigkeit und die Schnellauftüchtigkeit sind daher gering. Die Wasseraufnähme ist dagegen groß, so daß durch Verletzungsstellen in der Lauffläche der Luftreifen eindringendes Regenwasser frühzeitige Lostrennung der Gewebeeinlagen und Bruch des Luftreifens hervorzurufen vermag.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen- . Radial- oder Diagonal-Luftreif en zu schaffen, der "bei verbesserter Schnellauf -feuchtigkeit und Dauerfestigkeit hinsichtlich Laufflächen-Verschleißfestigkeit und Kurvenfahrverhalten (Seitenführung) Luftreifen mit unter Verwendung von Stahl-Cordfäden hergestelltem Gürtel und hinsichtlich des Fahrkomforts Luftreifen mit unter Verwendung von EHM-Reyon-Oordfäden hergestelltem Gürtel gleich ist.

Diese Aufgabe ist mit einem Luftreifen ägr eingangs erwähnten Art gelöst, der sich erfindungsgemäß dadurch auszeichnet, daß die Karkasse aus einer mit Cordfäden aus Polyesteroder Ί$γlon 6,6'-FaSer hergestellten Schicht und der Gürtel aus einer Schicht besteht, .bei 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

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0,60 und einem Drehungs-Koeffizienten für die Vordrehung (ply twist) von 100' Ms 200$, "bezogen auf die Nachdrehung, wobei der Drehungs-Koeffizient durch, die folgende Gleichung "bestimmt ist:

NT = N . >/ 0,139 . £/e . 10 ^J, ·

worin IiT = Drehungs-Eoeffizient, Ή = Anzahl der Drehungen je 10 cm, D = der halbe Gesamtfeinheitsgrad in Denier des Cqrdfadens, und <? = das spezifische Gewicht (Dichte) der Faser, in einen Kautschuk mit einem 300 %-Modul

von 130 bis 250 kp/cm parallel zueinander und unter einem Winkel von 5 bis 38° zur ümfangsrichtung eingebettet sind. . .

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

Rl .Rj

CONHNHGO

K, R₂

Ri₁ R₃

Ri ,R₂

CONHNHOC -j- -μ- NHCO

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worin R^, R₂* R-, und R. Wasserstoff- und Halogen-Atome und Kohlenwasserstoff-Reste sind.

Der erfindungsgemäß zu verwendende Cordfaden aus aromatischer Polyamidfaser 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 Polyamidfasern mit einem zu niedrigen Drehungs-Koeffizienten zu einem Cordfaden gezwirnt, laßt sich der erhaltene Cordfaden in beträchtlichem Maße schlecht schlichten und das Klebemittel dringt ungleichmäßig zwischen die Pasern ein. Das Ergebnis ist, daß der Cordfaden sich während des Betriebes des Luftreifens vom Kautschuk lösen kann, und daß die Dauerfestigkeit des Cordfadens merklich 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 sich aus der folgenden Formel:

NT = N . V 0,139 . D/p . 10~³,

worin NT = Drehungs—Koeffizient, N = Anzahl der Drehungen je 10 cm Cordfaden, D = der halbe Gesämtfeinheitsgrad in Denier 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. '

Wird zum Herstellen eines Gürtels, bei dem die Cordfäden aus aromatischer Polyamidfaser unter einem Winkel (Zenitwinkel) zwischen 5 und 38° zur Umfangsrichtung des Luftreifens liegen,

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zum Einbetten der Cordfäden ein herkömmlicher Kautschuk verwendet, so hat zwar der Dehnungsmodul einen zufriedenstellend großen Wert, die Biegesteifigkeit ist jedoch gering, eine zufriedenstellende Reifenleistung ist nicht erzielbar. Es ist daher ein Kautschuk erforderlich, der einen größeren (Dehnungs-)Modul als der Kautschuk aufweist, der in Verbindung mit den üblichen Kunstfaser-Cordfäden verwendet wird, und zwar einen

300%-Modul nach Vulkanisation .von 130 bis 250 kp/cm , Vorzugs-

weise bei 160 bi's 250 kp/cm .

Es hat sich herausgestellt, daß Radial-Luftreifen oder Diagonal-Luftreifen in Gürtelbauart, deren Karkasse und Gürtel unter Verwendung der obenbeschriebenen erfindungsgemäßen, speziell definierten Cordfadenschichten (Cordgewebeeinlagen) hergestellt sind, verbesserte Reifenleistungen (Reifeneigenschaften) aufweisen, insbesondere Laufflächen-Verschleißfestigkeit, Kurvenfahrverhalten (Seitenführung), Fahrkomfort, Schnellauftüchtigkeit und Dauerfestigkeit. .

Die Erfindung wird im folgenden anhand mehrerer Ausführungsbeispiele mit weiteren Einzelheiten erläutert.

BEISPIEL 1

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

Cordfaden (a): Zugfestigkeit ' 13 g/den

Anfangsmodul 170 g/den Drehungs-Koeffizient

der Nachdrehung . 0,55

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18	g/den
400	g/den
0,38
0,38

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-■■-._ Drehungs-Koeffizient

■ -. - der .Vordrehung 0,55

1 600 d/2

Cordfad'en (Td): Zugfestigkeit

Anfangsmodul Drehungs-Koeffizient ■ der ITaehdrehung

Drehungs-Koeffizient der Vordrehung

1 600 d/2

Eeifengröße: 175-14

2 Gewebeeinlage-Sehiehten 2 Gürtel-Schichten

Fadenwinkel (Zenitwinkel) in der Karkasse:

90° zur TJmfangsrichtung des Eeifens

-Fadenwinkel (Zenitwinkel) im Gürtel:

15° zur Umf angsri clitung des Reifens.

1. Probereifen

Reifen A (nach der Erfindung)

Als Gürtel wurde eine Schient verwendet, bei der der Cordfaden (a) in einem-Kautschuk mit einem (Dehnungs-) Modul von 300f° bei 1 50 kp/cm eingebettet war, als Karkasse eine Schicht aus Polyesterfaser-Cordfäden .1 300 d/2.

Reifen B (nach der Erfindung)

Als Gürtel-wurde eine Schicht verwendet, bei der der Cordfaden (b) -in einem Kautschuk mit einem (Dehnungs-) Modul von 300$ bei 180 kp/cm eingebettet war, als Karkasse eine Schicht aus Polyesterfaser-Cordfäden 1 300 d/2,

Reifen C (Vergleichsreifen)

Als Gürtel wurde eine Schicht verwendet, bei der der Cordfaden (a) in einem Kautschuk mit einem (Dehnungs-) Modul von 30OfO bei 115 kp/cm eingebettet war, als Karkasse eine Schicht aus Polyesterfaser-Cordfäden 1 300 d/2.

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Reifen D (Vergleichsreifen)

Als Gürtel wurde eine Schicht verwendet, bei der der Cordfaden (a) in einem Kautschuk mit einem'(Dehnungs-)

Modul von 300$ "bei 150 kp/cm eingebettet war, als Karkasse eine Schicht aus Nylon 6-Faser-Cordfäden 1 050 d/2.

Reifen E (herkömmliche Bauweise) Als Gürtel wurde eine Schicht aus Stahl-Cordfäden 1.5 (Durchmesser des Stahlfadens 0,25 mm) verwendet, als Karkasse eine Schicht aus Polyesterfaser-Cordfäden . 1 300 d/2.

Reifen F (herkömmliche Bauweise)

Als Gürtel wurde eine Schicht aus EHM Reyonfaser-Cordfäden 1,650 d/2 verwendet, als Karkasse eine Schicht aus Nylon 6,6-Faser-Cordfäden 1 050 d/2.

2. Prüfverfahren

Laufflächen-Verschle ißfe stigke it

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

Nach 40 000 km wurde der Laufflächenverschleiß gemessen.

Kurvenfahrverhalten (Seitenführung) Das Kurvenfahrverhalten (die Seitenführung) eines Reifens wird 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 zwischen dem Reifen und der Fahrbahnoberfläche hervorgerufen, welche der Zentrifugalkraft in -einer zur Rotationsebene des Reifens normalen

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Richtung entgegenwirkt. Die Messung der Seitenführungskraft erfolgt auf einem Rollen-Prüfstand.

Je größer die Seitenführungskraft, je besser ist die Seitenführung oder das Kurvenfahrverhalten.

Sehne!lauftüchtigkeit

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

Fahrkomfort

Der hierfür erforderliche Versuch wird von einem"Testfahrer durchgeführt.

3. Prüfergebnisse .

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 F in herkömmlicher Bauweise gemessenen Werte angegeben. Je höher die Vergleichszahl, je besser die Leistung. -

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-" 10 -

Tabelle 1

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	A	B	nach der Erfindung	150	C D "	E	F	100	100
Probereifen		145	145	• Ve rgl ei ch-S- reifen		herkömmliche Bauweise	100
PrUf- ergebnisse	140	gut	125 120	155	schlecht gut
Laufflächen- Verschleiß festigkeit	gut	125	1 20 1 20	145 -	95
Kurvenfahr- verhalten (Seite nführung)	120		gut gut
Fahrkomfort	110 105
Schnellauf- tüchtigkeit

Die Luftreifen nach der Erfindung weisen weniger Machteile auf als die herkömmlich ausgebildeten Luftreifen und bieten, im zusammengefaßten Ergebnis, ausgezeichnete Leistungen. Sie sind insbesondere hinsichtlich der Schnellauftüchtigkeit überlegen.

BEISPIEL 2

Für den Gürtel wurden die Cordfäden aus aromatischer Faser aus Beispiel 1 verwendet. Die Herstellung der Diagonal-Reifen in Gürtelbauart erfolgte entsprechend den nachstehenden Angaben. Es wurden die gleichen Versuche wie in Beispiel 1 durchgeführt. . .

Reifengröße: C78-14 ^

2 Gewebeeinlage-Schichten

2 Gürtel-Schichten

Fadenwinkel (Zenitwinkel) in der Karkasse:

32 zur Querschnittsrichtung des Reifens

Fadenwinkel (Zenitwinkel) im Gürtel:

28° zur Umfangsrichtung des Reifens.

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Reifen G- (nach der Erfindung)

Als Gürtel wurde eine Schicht verwendet, "bei der der Cordfaden (a) in einem Kautschuk mit einem (Dehnungs-)Modul von 300fo bei 180 kp/cm eingebettet war, als Karkasse eine Schicht aus Bylon 6,6-Faser-Cordfäden 1 260 d/2.

Reifen H (herkömmliche Bauweise)

Für die Gürtel-Schicht wurden Cordfäden aus Glasfaser E.C.G.

75-5/0, für die Karkasse Nylon 6,6-Faser-Cordfäden 1 260 d/2

verwendet.

Die Prüfergebnisse sind in der nachstehenden Tabelle 2 aufgeführt .

Tabelle 2

Probereifen Prüfe rge bni s s e

nach der
Erfindung

herkömmliche Bauweise

Laufflächen-Verschleißfestigkeit

Kurvenfahrverhalten (Seite nführung)

Fahrkomfort
Schnellauf -feuchtigkeit

135

150

gut
140

100

gut 100

'Aus den vorstehenden Angaben ergibt sich, daß der Luftreifen nach der Erfindung im zusammengefaßten Ergebnis dem Luftreifen in herkömmlicher Bauweise überlegen ist.

/Patentansprüche

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Claims

PATENTANSPRÜCHE

1* IiUftreifeii »it einer lauf fläche, zwei bi·asu Schultern der lauffläche sich erstreckenden Seitenwänden und je einem am Innenumfang der jeweiligen Seitenwand ausgebildeten Wulstteilj wobei der Luftreifen mit einer Karkasse und einem Gürtel verstärkt ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Karkasse aus einer mit Cordfäden aus Polyesteröder Nylon 6,6-Faser hergestellten Schicht und der Gürtel aus einer Schicht besteht, bei 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 Verdrehung (ply twist) von 100 bis 200%, bezogen auf die Nächdrehung, wobei der Brehungs-Koeffizient durch die folgende Gleichung bestimmt ist;

NT = N

worin NT = Drehungs-Koeffizient, N = Anzahl der Drehungen je 10 cm, D = der halbe Gesamtfeinheitsgrad in Denier des Gordfadens, und O = das spezifische Gewicht (Dichte) der Faser, in einen Kautschuk mit einem (Dehnungs-)Modul von 300$ bei I30 bis 250 kp/cm parallel zueinander und unter einem Winkel von 5 bis 38° zur Umfangsriehtung eingebettet sind.

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2. Luftreifen nach Anspruch T, dadurch g e k e η η, -

r -

z e i c h'n e t, 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.
3. Luftreifen nach Anspruch 1, dadurch g,e k e η η zeichnet, daß der (Dehnungs-)Modul des Kautschuks, in den die Cordfäden aus aromatischer Polyamidfaser eingebettet sind, 3OO5S bei 160 bis 250 kp/cm² beträgt. ·

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