DE3317744C2

DE3317744C2 - Verstärkungscord mit Umschlingungsdraht

Info

Publication number: DE3317744C2
Application number: DE3317744A
Authority: DE
Inventors: Peter 5138 Heinsberg Dismon; Wolfgang Dr. 5140 Erkelenz Weidenhaupt
Original assignee: Akzo GmbH
Current assignee: Akzo GmbH
Priority date: 1983-05-16
Filing date: 1983-05-16
Publication date: 1985-08-22
Also published as: DE3317744A1; CA1246945A; EP0125517B1; EP0125517A2; JPS6034689A; EP0125517A3; US4679387A; DE3469769D1; ATE32923T1

Abstract

Verstärkungscord aus mehreren Stahldrähten zur Verstärkung von elastomeren Erzeugnissen, welcher von mindestens einem Umschlingungsdraht aus Metall wendelförmig umwickelt ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Härte des Umschlingungsdrahtes deutlich geringer ist als die Härte der Stahldrähte. Von Vorteil ist es, wenn jeder Umschlingungsdraht abgeflacht ist und eine der Breitseiten des Umschlingungsdrahtes die Stahldrähte berührt.

Description

8. Verwendung der Verstärkungscorde gemäß ei- 35 Blatt 2 bestimmt. Solche Stahldrähte haben Zugfestignem der Ansprüche i bis 7 zur Herstellung von keiten, die zwischen 2600 bis 3000 N/mm² liegen. Neuerdings werden auch Stahldrähte eingesetzt, die eine höhere Zugfestigkeit beispielsweise 3400 N/mm², besitzen. Diese Stahldrähte besitzen dann eine entsprechend

40 höhere Härte.

Werden beispielsweise Stahldrähte mit einer Härte von etwa 9000 N/mm' NV und einer Zugfestigkeit von etwa 3000 N/mm² zur Herstellung eines Verstärkungscordes eingesetzt, so soll der Umschlingungsdraht crfin- dungsgemäß eine Härte von 2700 bis 5400 N/mm' NV. vorzugsweise bis 4500 N/mm² HF aufweisen. Ein solcher Umschlingungsdraht hat dann eine Zugfestigkeit, die zwischen 900 und 1800 N/mm², vorzugsweise bis ^ 500 N/mm² liegt.

Verwendet man erfindungsgemäß für den Umschlingungsdraht auch einen Stahldraht, so kann die Härte und die Zugfestigkeit in bekannter Weise über die Auswahl der Stahlsorte (Höhe des Kohlensioffgehaltes. Ho he der Legierungszusätze) über eine Reduzierung der

6. Verstärkungscord nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis von Dicke zu Breite das abgeflachten Umschlingungsdrahtes zwischen 03 und 0,6 liegt

7. Verstärkungscord nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, d- ß die Querschnittsfläche des abgeflachten Unschlingungsdrahtes etwa 0,01 bis 0,02 mm² beträgt

Fahrzeugluftreifen, insbesondere von Luftreifen für Lastkraftwagen oder Erdbewegungsmaschinen.

Die Erfindung betrifft einen Verstärkungscord aus mehreren Metalldrähten zur Verstärkung von elastomeren Erzeugnissen, welcher von mindestens einem Umschlingungsdraht aus Metall wendelförmig umwikkelt ist.

Ein solcher Verstärkungscord ist aus der DE-PS 03 801 bekannt. Der Umschlingungsdraht erfüllt dabei die Aufgabe, den Cordverband zusammenzuhalten und ein Spleißen der Stahidrähte zu verhindern. Der Umschlingungsdraht selbst hat jedoch keinen Anteil an der Gesamt-Zugfestigkeit des Verstärkungscordes. Wenn

ein solcher Cord in ein elastomeres Material eingebettet __{o o #}

ist, so ist bei Belastung dieses Materials, beispielsweise 55 Vorverformung oder über'eine geeignete Wärmenach
eines Fahrzeugluftreifens, die Gefahr der Reibkorrosion behandlung eingestellt werden. Für die Umschlingungs
gegeben. Die Reibkorrosion ist eine der Ursachen, die · ■ ·
zur Reduzierung der Lebensdauer von mit Verstärkungscorden verstärkten elastomeren Erzeugnissen
führen.

Die Gefahr der Reibkorrosion ist immer dann gegeben, wenn zwei Metalloberflächen berührenden Kon-

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takt haben, wobei diese beiden Metalloberflächen unter Belastung einer geringfügigen gegenseitigen Verschiebung unterworfen sind. Ein solcher Zustand tritt zwisehen den Metalldrähten des Verstärkungscordes, welche im elastomeren Erzeugnis die Belastung aufnehmen, und den Umschlingungsdrähten bei dynamischer Beandrähte kann aber auch ein anderer metallischer Werkstoff mit entsprechenden Härteeigenschaften bzw. Zug festigkeiten verwendet werden.

Bei dem in der obengenannten DE-PS 8 03 801 beschriebenen Verstärkungscord kann als Umschlingungsdraht auch ein flacher Umschlingungsdruhl eingesetzt werden, durch welchen neben einer Erhöhung der Widerstandskraft gegenüber der Splcißwirkung eine Verringerung des Gesamtdurchmessers erreicht wird.

Es ist nun gefunden worden, daß durch einen solchen flachen Umschlingungsdraht ebenfalls die Gefahr der Reibkorrosion bei Verstärkungscorden verringert wird,

besonders dann, wenn beim Querschnitt des Umschlingungsdrahtes bestimmte geometrische Größenverhältnisse eingehalten werden, weil im Gegensatz zum Umschlingungsdraht mit kreisförmigem Querschnitt beim Einsatz des Umschlingungsdrahtes mit flachem Querschnitt nicht mehr punktförmiger. sondern linienförmiger Kontakt zwischen Umschlingungsdraht und tragenden Stahldrähten erreicht wird. Bei dynamischer Belastung, entsprechend den Beanspruchungsverhkltnissen im Reifen, verteilen sich die von außen einwirkenden Kräfte somit auf eine größere Fläche, wodurch die spezifische Flächenbelastung sowohl für die tragenden Stahldrähte als auch für die Umwicklungsdrähte verringert wird. Begünstigend wirkt sich dabei aus, daß der gedrehte Flachdraht je nach Schlaglänge in jedem Falle höhere Dehnwerte aufweist als ein vergleichbarer runder Draht Dies führt zu einem besseren duktilen Verhalten und somit zu einer höheren Beanspruchbarkeit

Die Lebensdauer eines elastomeren Erzeugnisses, welches Verstärkungscorde enthält, kann bei den oben beschriebenen Verstarkungscorden dadurch weiter erhöht werden, daß der geringere Härte aufweisende Umschlingungsdraht abgeflacht ist, und eine der Breitseiten des Umschlingungsdrahtes bzw. der Umschlingungsdrähte die Stahldrähte der Verstärkungscorde berührt

Das Aufbringen dieses abgeflachten Umschlingungsdrahtes kann dadurch geschehen, daß entweder der Umschlingungsdraht um das Seil gezwirnt wird oder der Umschlingungsdraht auf das um seine eigene Achse rolicrende Seil mit der Breitseite abgelegt wird.

Die Abflachung des Umschlingungsdrahtes kann dadurch bewerkstelligt werden, daß ein Draht mit rundem Querschnitt flachgewalzt oder durch einen Ziehstein dessen Ziehloch rechteckigen Querschnitt aufweist, gezogen wird, wobei in Breitenrichtung quer zur Laufrichtung des Drahtes auf einen Fonnzwang verzichtet wird und dieses Drahtmaterial in dieser Richtung frei fließen kann.

Besonders günstig läßt sich die Gefahr der Reibkorrosion verringern, wenn das Verhältnis von Dicke zu Breite des Umschiingungsdrahtes zwischen 0,4 und 0,7, besser noch zwischen 0,5 und 0,6 liegt

Die Verringerung der Gefahr der Reibkorrosion auf erfindungsgemäße Weise läßt sich praktisch bei allen Verstärkungscord-Konstruktionen anwenden, welche Umschlingungsdrähte aufweisen.

Um die Vielfalt der möglichen Verstärkungscord-Konstruktionen aufzuzeigen, werden nachfolgend beispielsweise folgende Konstruktionen genannt:

4 χ d+U 7 χ s χ d + U 7 χ 4 χ d + U
3 + 9 χ d + U 3 + 9+\5xd+U
27 χ d + U 7 χ 7 χ d + U

Hierin bedeutet d der Durchmesser der Stahldrähte, welcher bei üblichen Yerstärkungscorden zwischen 0,15 und 0,25 mm liegt.

Mit Uist der Umschlingungsdraht bzw. die Umschlingungsdrähte bezeichnet, welche in der Ausführungsform mit üblichen rundem Querschnitt einen Durchmesser von 0,12 bzw.G.15 mm aufweisen.

Die Umschlingungsdrähte können vorteilhaft abgeflachten Querschnitt aufweisen, wobei günstigerweise das Verhältnis von Dicke zu Breite des Querschnitts zwischen 0,4 und 0,7, oder besser zwischen 0,5 und 0,6 liegt, und Hie Querschnittsfläche des abgeflachten Umschlingungsdrahtes etwa gleich groß ist wie die Querschnittsfläche des zur Abflachung verwendeten Drahtes mit rundem Querschnitt und vorzugsweise etwa 0,01 bis 0,02 mm² beträgt.

Die Schlaglänge der runden wie der flachen Umschlingungsdrähte liegt vorteilhafterweise bei 2,5 bis 5 mm. Die mit derartigen Umschlingungsdrähten ausgestatteten Verstärkungscorde werden bei Fahrzeugluftreifen vorteilhafterweise in der Karkasse eingesetzt

In der Regel bestehen die Metalldrähte auch für erfindungsgemäße Verstärkungscorde aus einem Kohlenstofflegierten Stahldraht. Die Stahldrähte müssen eine gute Bindung mit dem elastomeren Material eingehen. Deshalb werden die Stahldrähte mit einem zweiten Material, Kunststoff oder einem anderen Material beschichtet, wobei zwischen Stahldraht und Beschichtungswerkstoff einerseits und Beschichtungswerkstoff und elastomeren Material andererer ·; gute Bindungsneigung vorhanden sein muß. Mit Messin 3 beschichtete Stahldrähte finden bevorzugt Anwendung.

Bei allen oben beschriebenen erfindungsgemäßen Ausgestaltungen der Verstärkungscorde wurde festgestellt, drß die übrigen Eigenschaften der Verstärkungscorde beispielsweise Zugfestigkeit, Durchdringung des elastomeren Materials oder Kompressionsmodul höchstens in unwesentlicher Weise beeinflußt wurden.
Der Konipressionsmodul wird auf folgende Weise bestimmt: Ein Verstärkungscord bzw. Verstärkungsseil wird in ein elastomeres Material mit definierten Eigenschaften eingebettet. Das elastomere Material wird bei der Einbettung zu einer zylinderförmigen Probe geformt, deren Querschnitt kreisförmig ist, und in deren Achse der Verstärkungscord bzw. das Verstärkungssei! angeordnet und eingebeiiei ist. Die Probe hat definierte Länge und definierten Durchmesser. Durch Druckbelastung der beiden (kreisförmigen) Stirnflächen wi.d die maximal mögliche Belastung ermittelt. In der Regel wird die maximal mögliche Belastung dann erreicht, wenn die Probe seitlich ausknickt.

Die erfindungsgemäßen Verstärkungscorde finden bevorzugt Verwendung bei der Herstellung von Fahrzeugluftreifen, insbesondere von Luftreifen für Lastkraftwagen oder Erdbewegungsmaschinen.

Die Erfindung wird anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine Verstärkungscord-Konstruktion in vier Querschnitten.

Fig. 2 den Verstärkungscord nach F i g. 1 in Draufsicht.

F i g. 3 den schematisch;n Aufbau eines Reifens.
^F i _b. 1 zeigt eine Cordkonstruktion im Querschnitt, die aus sieben Litzen 2 mit jeweils vier einzelnen Stahldrähten 1 besteht, »velche von einem UmscMingungsdraht 3. der abgeflacht ist. wendelförmig umwickelt ist, wobei eine der Breitseiten des Umschlingungsdrahtes 3 die Stahldrähte berührt. Hierbei sind vier Querschnitte senkrecht zur Seilachse nach den charakteristischen Yerdrehungswinkeln0^o,90°, 180° und 270° dargestellt, wobei die Zwirnrichtung des Umschlingungsdrahies mit der des Pfeiles übereinstimmt.

F i g. 2 zeigt den Verstärkungscord nach F i g. 1 in Draufsicht, wobei hier wiederum die charakteristischen as Verdrehungswinkel 0¹", 90°, 180° und 270° markiert sind. Gleichzeitig ist die Schlaglänge des Umschlingungsdrahtes mit Sbezeichnet.

F i g. 3 zeigt schematisch den Aufbau eines Reifens, in

welchem erfindungsgemäße Verstärkungsseile eingebettet sind. Mit 4 ist die Lauffläche des Reifens bezeichnet, welcher hier als Radialreifen abgebildet ist. In die Lauffläche 4 sind zwei Lagen 5 und 6 von Verstärkungscorden eingebettet, welche unter einem bestimmten Winkel zur Umfangsrichtung verlaufen. Dieser Winkel richtet sich nach dem Einsatzgebiet des Reifens. In eine Karkasse 8 sind erfindungsgemäße Verstärkungscorde 7 in Umfangsrichtung des Reifenquerschnitts eingebettet. Die erfindungsgemäßen Verstärkungscorde lassen sich auch in den Gürtellagen 5 und 6 einsetzen.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

25

30

35

40

50

55

Claims

Patentansprüche: spruchung des verstärkten elastomeren Erzeugnisses ein.

1. Verstärkungscord aus mehreren Stahldrähten zur Verstärkung von elastomeren Erzeugnissen, welcher von mindestens einem Umschlingungsdraht aus Metall wendelförmig umwickelt ist, dadurch g e k e η η ζ e i c h η e t, daß die Härte des Umschlingungsdrahtes deutlich geringer ist als die Härte der Stahldrähte.

2. Verstärkungscord nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Härte jedes Umschlingungsdrahtes etwa 30 bis 60% der Härte der Stahldrähte beträgt.

3. Verstärkungscord nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Härte jedes Umschlingungsdrahtes etwa 30 bis 50% der Härte der Stahldrähte beträgt

4. Verstärkungscord nach einem der Ansprüche 1

Aufgabe der Erfindung ist es, einen Verstärkungscord der eingangs genannten An zur Verfügung zu stellen, bei welchem die Gefahr der Reibkorrosion bei den nagender Stahldrähten weitgehend reduziert wird, wobei gleichzeitig die anderen guten Eigenschaften des Verstärkungscordes erhalten bleiben. Die Lebensdau ?r des verstärkten elastomeren Materials soll erhöht werden, ίο Diese Aufgabe wird bei einem Verstärkungscord aus mehreren Stahldrähten zur Verstärkung elastomerer Erzeugnisse, vorzugsweise von Fahrzeugluftreifen, welcher Verstärkungscord von mindestens einem Umschlingungsdraht wendelförmig umwickelt ist, erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Härte des Umschlingungsdrahtes deutlich geringer ist als die Härte der Stahldrähte.

Aus der DE-OS 24 27 934 ist ein Wulstring mit einem Innenkern und um den Innenkern spiralig gewickelten

bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Umschlin- 20 Metalldrähten bekannt, bei dem der Innenkern und die gungsdraht abgeflacht ist und eine der Breitseiten Metalldrähte aus unterschiedlichem Material bestehen, des Umschlingungsdrahtes die Stahldrähte berührt Bei diesem bekannten Wulstring kann zwar davon aus-5. Verstärkungscord nach Anspruch 4, dadurch gegangen werden, daß Innenkern und Metalldraht ungekennzeichnet daß das Verhältnis von Dicke zu terschiedliche Härte aufweisen, doch weist der Innen-Breite des abgeflachten Umschlingungsdrahtes zwi- 25 kern regelmäßig geringere Härte auf als die Metalldrähschen 0.4 und 0,7 liegt te.

Die Lebensdauer von beispielsweise Fahrzeugluftreifen wird deutlich erhöht, wenn die Härte jedes Umschlingungsdrahtes etwa 30 bis 60%, vorzugsweise etwa

30—50% der Härte der Stahldrähte beträgt

Die Härte der bei Fahrzeugluftreifen für Verstärkungscorde verwendeten Stahldrähte liegen bei Werten von 7800 bis 9000 N/mm² HV. Hierbei ist die Härte nach Vickers angegeben. Sie wird nach DIN 50 133