DE2722669A1

DE2722669A1 - Pneumatischer radialreifen

Info

Publication number: DE2722669A1
Application number: DE19772722669
Authority: DE
Inventors: Yoshiaki Ishikawa; Yukihiko Kamiya; Kazuo Koyama; Shuichi Watanabe
Original assignee: Bridgestone Corp
Current assignee: Bridgestone Corp
Priority date: 1976-05-19
Filing date: 1977-05-18
Publication date: 1977-11-24
Also published as: JPS52140103A; FR2351810B1; FR2351810A1; JPS5522285B2; US4140166A

Description

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Patentanmeldung

Anmelder: BRIDGESTONE TIRE COMPANY LIMITED

No.1-1, 1-Chome, Kyobashi, Chuo-Ku Tokio, Japan

Titel:

Pneumatischer Radialreifen

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1A-49 433

Beschreibung Pneumatischer Radialreifen

Die Erfindung betrifft einen pneumatischen Radialreifen oder als sogenannten Gürtelreifen ausgebildeten Luftreifen»

Im Laufe der Jahre haben Gürtelreifen weite Verbreitung gefunden. Es handelt sich hierbei um Reifen mit einer Karkasse aus Cordlagen, die im wesentlichen in Radialrichtung des Reifens angeordnet sind, und mit einem Gürtel, der aus mehreren übereinander liegenden Lagen besteht, deren Cordfäden einander schneiden, und die die Karkasse als Verstärkung des Scheitels oder Laufflächenbereichs umgeben, um Umfangskomponenten des pneumatischen Drucks im Reifen abzustützen. Der Gürtel eines solchen Reifens muß im allgemeinen eine große Steifigkeit oder Festigkeit aufweisen.

Mit zunehmender Festigkeit des Gürtels werden aber die Scherbeanspruchungen zwischen den Gürtellagen an den Gürtelrändern größer, was eine Verkürzung der Lebensdauer des Reifens zur Folge hat.

Deshalb muß der Gürtel zum Abstützen der aus dem Innendruck des Reifens resultierenden Belastungen eine hohe Festigkeit aufweisen und gleichzeitig an seinen Rändern die Eigenschaft besitzen, die Scherbeanspruchung zwischen den Gürtellagen zu verringern statt dort große Steifigkeit zu haben. Mit anderen Worten, der Gürtel muß im mittleren Bereich und in seinen Randbereichen unterschiedliche Eigenschaften aufweisen.

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Der Stand der Technik kennt keinen Radialreifen, bei dem die Festigkeit des Gürtels der obengenannten Anforderung entspricht. Aufgabe der Erfindung ist es, einen pneumatischen Radialreifen zu schaffen, der eine verlängerte Lebensdauer hat«

Gegenstand der Erfindung ist ein pneumatischer Radialreifen mit einem Gürtel, der unterschiedliche Eigenschaften im Mittelbereich und in den Randbereichen hat, um die vertikalen Belastungen abzustützen, die sich aus dem Innenluftdruck des Reifens ergeben, und um Abtrennungen an den Rändern des Gürtels zu verhindern und damit insgesamt die Lebensdauer des Reifens zu verlängern»

Der Reifen gemäß der Erfindung umfaßt als Verstärkung für den Scheitel einen Gürtel aus mehreren geschichteten Lagen, deren Cordfäden einander schneiden. Dieser Gürtel umgibt die Karkasse und enthält Cordlagen, die im wesentlichen radial angeordnet sind. Dieser Reifen zeichnet sich aus durch ein Überzugsgummi, dessen 100 %-Elastizitätsmodul mehr als 70 kg/cm beträgt und das in einem mittleren Bereich des Gürtels verwendet ist, welcher durch folgendes Verhältnis bestimmt ist: o,Ö5 "i — ~0,^5, wobei a die Breite des Mittelbereichs und c die Gesamtbreite des Gürtels ist, und durch ein Überzugsgummi, das einen 100 %-Elastizitätsmodul von weniger als

40 kg/cm hat und das in di
des Gürtels verwendet ist.

40 kg/cm hat und das in den beiden verbleibenden Randbereichen

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand von Diagrammen erläuterte Es zeigt:

Fig. 1 die Verteilung der vertikalen Belastungen aus dem Innenluftdruck auf einen Gürtel eines Radialreifens;

Fig. 2 die Beziehung zwischen der Scherbeanspruchung an den Rändern des Gürtels und dem 100 %-Elastizitätsmodul der Überzugsgummis des Gürtels;

Fig. 3 die Beziehung zwischen dem 100 %-Elastizitätsmodul der Überzugsgummis und der Bruchdehnung sowie der Zug-

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festigkeit.

Es wurden verschiedene Versuche mit Reifen gemacht, um bei aufgeblasenem Reifen die Verteilung der vertikalen Belastung über die Breite des Reifens festzustellen. Jeder der verwendeten Reifen hatte einen Gürtel aus zwei in Gummi gebetteten Gordiagen, deren Cordfäden einander schnitten und unter Winkeln von ca. 15 im Verhältnis zu einer mittleren Umfangslinie oder Äquatorlinie des Reifens verliefen, um dessen Scheitel zu verstärken. Fig. 1 ist ein Beispiel der Versuchsergebnisse. Die Kurve zeigt die Verteilung der sich aus dem Innenluftdruck ergebenden vertikalen Belastung ο ν bei aufgeblasenem Reifen von der Mitte zum Ende des Gürtels,wobei auf der Abszisse das Verhältnis -

a ^c

der Breite des Mittelbereichs zur Gesamtbreite c des Gürtels dargestellt ist.aus Fig. 1 geht klar hervor, daß die Steifigkeit des Gürtels im mittleren Bereich, bei dem das Verhältnis — zwischen 0,85 bis 0,95 liegt, mindestens 93 % der gesamten vertikalen Belastungen abstützt.

Um die Auswirkung der physikalischen Eigenschaften des Überzugsgummis der Gürtellagen, insbesondere des 100 %— Elastizitätsmoduls auf die Festigkeit des Gürtels zu untersuchen, wurden Versuche hinsichtlich der Seherbeanspruchung an den Enden des Gürtels unternommen. Jeder Gürtel bestand dabei aus zwei Lagen, deren Cordfäden einander schnitten und unter WinkeDnvon ca. 18° im Verhältnis zu einer mittleren Umfangslinie oder Äquatorlinie des Reifens angeordnet waren. Das Ergebnis der Versuche ist aus Fig. 2 zu entnehmen. Daraus geht hervor, daß der 100 %-Elastizitätsmodul höher liegen muß als 70 kg/cm , um die normalerweise benötigte Festigkeit der Gürtel zu erzielen.

In Fig. 3 sind weitere Versuchsergebnisse eingetragen, und zwar die Bruchdehnung E_B und die Zugfestigkeit T_ß im Verhältnis zum 100 ^-Elastizitätsmodul des Überzugsgummis.

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Die Versuche haben gezeigt, daß bei Anwendung eines 100 %-

Elastizitätsmoduls von mehr als 70 kg/cm die Bruchdehnung E_ß und die Zugfestigkeit T_ß rasch absinken, während bei einem 100 ^-Elastizitätsmodul von weniger als 40 kg/cm die Bruchdehnung E„ und die Zugfestigkeit T höher liegen.

In Anbetracht der obigen Ergebnisse ist in einem Reifen gemäß der Erfindung im Mittelbereich ein Überzugsgummi verwendet, dessen 100 %-Elastizitätsmodul mehr als 70 kg/cm² beträgt, um den größten Teil an benötigter Festigkeit des Gürtels zu liefern, während an den Randbereichen des Gürtels ein Überzugsgummi mit einem 100 %-Elastizitätsmodul von weniger als 40 kg/cm verwendet ist, dessen Bruchdehnung E_ß und Zugfestigkeit T_ß hohe Werte haben, damit die Scherbeanspruchung an den Rändern des Gürtels verringert ist. Auf diese Weise wird die Lebensdauer des Reifens durch eine ausreichend große Festigkeit oder Steifheit des Gürtels verlängert.

Gemäß der Erfindung wird Überzugsgummi mit einem 100/6-Elastizitätsmodul von mehr als 70 kg/cm im Mittelbereich der Gürtellagen angewendet, weil ein Gummi mit geringerem 100 %-~ Elastizitätsmodul als dem genannten Wert dem Gürtel nicht die benötigte Steifheit verleiht. Für diesen Zweck wird vorzugsweise Gummi mit hohem 100 %-Elastizitätsmodul von weniger als

120 kg/cm verwendet.

Gemäß der Erfindung sollte der 100 ^-Elastizitätsmodul

d des in den Randbereichen des Gürtels verwendeten Überzugs-

p
gummis weniger als 40 kg/cm betragen. Wenn der 100 %-Elastizitätsmodul höher liegt als der angegebene Wert, werden die Scherbeanspruchungen an den Rändern des Gürtels nicht abgeschwächt. Normalerweise wird für diesen zweck vorzugsweise ein Gummi mit einem 100 %-Elastizitätsmodul von 10 bis 40 kg/ cm² verwendet, welches in hohem Maß bruchfest ist.

Wie bereits gesagt, werden in dem Reifen gemäß der ⁷O 9 8/, 7/1 1 β

Erfindung verschiedene Überzugsgummis mit dem jeweils entsprechenden 100 %-Elastizitätsmodul im Mittelbereich und in den Randbereichen der Gürtellagen verwendet, um die Festigkeit des Gürtels des Reifens zu verbessern, ohne die Scherbeanspruchung an den Rändern des Gürtels zu erhöhen.

Die Dicke des Überzugsgummis kann zwischen 0,7 und 1,2 mm gewählt werden. Bei erfindungsgemäßen Reifen werden die Cordfäden der Gürtel vorzugsweise unter Winkeln von normalerweise zwischen 10 und 30 angeordnet.

Das im Mittelbereich des Gürtels des Reifens gemäß der Erfindung zu verwendende Überzugsgummi hat vorzugsweise folgende Zusammensetzung.

Gewichtsteile

Naturkautschuk 100

Ruß 60

Aromatisches Öl 2

Klebstoffe 2

Alterungsschutzmittel 1

Zinkoxid 7

Vulkanisationsbeschleuniger 0,8

Schwefel 5

Der 100 ^-Elastizitätsmodul des Gummis gemäß obiger

Zusammensetzung beträgt 72 kg/cm · Dies Material wird nachfolgend als Α-Gummi bezeichnet.

Ferner wird folgende Zusammensetzung bevorzugt für das in den Randbereichen des Gürtels des Reifens gemäß der Erfindung zu verwendende Überzugsgummi·

Gewichtsteile

Naturkautschuk 1oo

Ruß 60

Aromatisches Öl 5

709847/1169

«J	Klebstoffe	2	2727869
AlterungsSchutzmittel	1
Zinkoxid	7
Vulkanisationsbeschleuniger	0,
Schwefel	3	6

Das Gummi gemäß dieser Zusammensetzung hat einen 100 %-sitätsmodul
Gummi bezeichnet.

Elastizitätsmodul von 35 kg/cm . Es wird nachfolgend als B-

Um die Leistung der Reifen gemäß der Erfindung feststellen zu können, sind bei einem ersten Ausführungsbeispiel Reifen der Größe 10.00R20 hergestellt, in denen zur Verstärkung des Scheitels Gürtel verwendet wurden, deren Gürtellage in dem durch das Verhältnis — von 0,88 bestimmten Mittelbereich aus Α-Gummi in einer Dicke von 1 mm hergestellt war, während die übrigen Ränder der Lage aus B-Gummi gleichfalls in einer Dicke von 1 mmbestanden. Diese Reifen wurden gegen eine Versuchstrommel gepreßt, die sich mit einer Umfangsgeschwindigkeit von 65 km/std. drehte, und wurden dabei in belastetem Zustand angetrieben, wobei die Last stufenweise von 80 % auf 200 % Belastung gemäß JIS (japanische Industrie-Norm) angehoben wurde, bis Brüche an den Rändern der Gürtel auftraten. Die Dauerhaftigkeit eines Reifens entspricht hierbei der vom Reifen auf der Trommel abgerollten Entfernung, bis Brüche auftraten. Andererseits wurden Vergleichsreifen hergestellt, bei denen das Überzugsgummi insgesamt aus Α-Gummi bestand, und die den gleichen Tests unterzogen wurden. Die Tabelle 1 gibt die Dauerhaftigkeit von Reifen gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung als Indexzahlen an, wobei die Dauerhaftigkeit der Vergleichsreifen mit 100 angegeben ist. In Tabelle sind auch die Ergebnisse von Bezugsreifen 1 und 2 eingeschlossen, bei denen Gummis mit einer Zusammensetzung zwischen dem erwähnten Α-Gummi und B-Gummi verwendet wurden. Beim Bezugsreifen 1 wurden Gummis mit einem 100 %-Elastizitätsmodul von

ο 2

64 kg/cm im Mittelbereich und 43 kg/cm in den Randbereichen verwendet, während beim Bezugsreifen 2 Gummis mit einem

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100 %-Elastizitätsmodul von 67 kg/cm im Mittelbereich und

von 35 kg/cm in den Randbereichen verwendet wurden.

Tabelle 1

	Vergleichs reifen 1	Bezugs reifen 1	Bezugs reifen 2	Erfindungsgemo Reifen (Bei spiel 1)
IOO %-Elasti- ii tätsmodul les Überzugs- jummjs in Gür- :elmitte	72	64	67	72
; kg/cm²)
I00 %-Elasti- sitätsmodul Les Überzugs- jummis an Sürtelrändern	72	43	35	35
[kg/cm²)
[ndexzahl der )auerhaftig- ceit	100	110	120	130

Gemäß Tabelle 1 sind die Reifen gemäß der Erfindung den Vergleichsreifen und den Bezugsreifen, deren Gürtel mit überzugsgummis hergestellt wurden, deren 100 %-Elastizitätamodul für die Anforderungen der Gürtel ungeeignet war , hinsichtlich der Dauerhaftigkeit überlegen.

Als zweites Ausführungsbeispiel wurden Reifen gemäß der Erfindung in einer Größe von 1OOOR2O,14PR hergestellt. Dabei

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wurden als Überzugsgummis A'-Gummi und B-Gummi_; beide in einer Dicke von 1 mm verwendet, wobei die Zusammensetzung des A¹-Gummis einen 100 %-Elastizitätsmodul von 75 kg/cm ergab, d.h. einen etwas höheren Wert als das Α-Gummi. Mit diesen Reifen i/urden alle Räder von achträdrigen Lastwagen versehen. Nachdem diese Lastwagen Entfernungen von 30 000 und 40 000 und 60 000 km auf Straßen mit Belag mit einer durchschnittlichen Geschwindigkeit von ÖO km/std. bei einer Belastung von 130 % gemäß JIS zurückgelegt hatten, zeigten sich schaden an den Enden der Gürtel der Reifen. Diese wurden gemessen, um den Wirkungsgrad der Reifen anhand des Ausmasses der Abtrennungen abschätzen zu können. Die Tabelle 2 zeigt Indexzahlen für die Dauerhaftigkeit der Reifen gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung im Vergleich zu Vergleichsreifen, bei denen ein einziges Überzugsgummi im Mittelbereich und in den Randbereichen der Gürtel verwendet wurde, dessen 100 %-

Elastizitätsmodul 75 kg/cm betrug. Ferner wurden zwei Arten Bezugsreifen 3 und 4 verwendet, in denen die Zusammensetzung der Überzugsgummi jeweils unterschiedlich war.

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Tabelle 2

	Vergleichs reifen 2	Bezugs reifen 3 (Vergleichs beispiel)	Bezugs reifen 4 (Vergleichs beispiel)	Erfindungs- gem.Reifen Beispiel 2)
100 %-Elasti- zitätsmodul des Überzugs gummis in Gür telmitte (kg/cm²)	75	65	62	75
100 %-Elasti- zitätsmodul des Überzugs gummis an Gürtelrändern (kg/cm²)	75	43	35	35
Fahrstrecke 30 000 km	100	92	Ö5	190
Fahrstrecke 40 000 km	1üO	90	73	230
Fahrstrecke 60 000 km	100	90	75	230

Aus Tabelle 2 geht deutlich hervor, daß die Reifen gemäß der Erfindung hinsichtlich der Dauerhaftigkeit den Vergleichsreifen und Bezugsreifen überlegen sind, deren Gürtel aus Überzugsgummis hergestellt waren, deren 100 ^-Elastizitätsmodul für die Anforderungen der Gürtel ungeeignet war. Mit zunehmender

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Anzahl gefahrener Kilometer wird die Überlegenheit der Reifen gemäß der Erfindung hinsichtlich der Dauerhaftigkeit gegenüber aen Vergleichsreifen und den Bezugsreifen größer.

Der pneumatische Radialreifen gemäß der Erfindung ist also hinsichtlich seiner Dauerhaftigkeit gegenüber den bekannten Reifen stark überlegen und in der Praxis sehr nützlich.

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Claims

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433

Ansprüche

1. Pneumatischer Radialreifen mit einem Gürtel als Verstärkung des Scheitels^ der aus mehreren geschichteten Lagen besteht, deren Cordfäden einander schneiden und der die Karkasse umgibt, die im wesentlichen radial angeordnete Cordlagen umfaßt, gekennzeichnet durch ein überzugsgummi mit einem

2 IOO /i-Elastizitätsmodul von mehr als 70 kg/cm , welches in einem Mittelbereich des Gürtels verwendet ist, der durch ein Verhältnis von 0,d5 ^ — ζ 0,^5 bestimmt ist, wobei a die Breite des Mittelbereichs und c die Gesamtbreite des Gürtels ist, und durch ein überzugsgummi mit einem 100 %-Elastizitätsmodul von weniger als 40 kg/cm , welches in den beiden verbleibenden Randbereichen des Gürtels verwendet ist.

2o Pneumatischer Radialreifen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß der 100 y„-Elastizitätsmodul des im Hittelbereich des Gürtels verwendeten Uberzugsgummis von 70 bis 120 kg/cm beträgt.

3. Pneumatischer Radialreifen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß der 100 %-Elastizitätsmodul des in beiden Randbereichen verwendeten Uberzugsgummis von 10 bis 40 kg/cm beträgt.

Pneumatischer Radialreifen nach Anspruch 1, ϋ,όό ist.

dadurch gekennzeichnet , daß das Verhältnis —

5ο Pneumatischer Radialreifen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Cordfäden des

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Gurteis unter winkeln von IO bis 30 zu einer mittleren Umfangslinie des Reifens angeordnet sind, und daß die Dicken der Uberzugsgummis von 0,7 bis 1,2 mm betragen.

6. Pneumatischer Radialreifen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß das Verhältnis

— = Ο,όό, daß eier 100 %-Elastizitätsmodul des im Mittelbereich des Gürtels verwendeten Überzugsgummis 72 kg/cm beträgt, und aai3 der 100 /-„-Elastizitätsmodul des in den beiden Kandbereichen verwendeten uberzugsgummis 35 kg/cm beträgt»

7. Pneumatischer Radialreifen nach Anspruch 1, uadurch gekennzeichnet , daß das Verhältnis

- = ü,6ö, daß der 100 %-Elastizitätsmodul des im Mittelc 2

bereich des Gürtels verwendeten uberzugsgummis 75 kg/cm beträgt, und daß der 100 ^-Elastizitätsmodul des in den beiden Randbereichen verwendeten uberzugsgummis 35 kg/cm beträgt.

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