DE3942231A1

DE3942231A1 - Hochleistungsdruckluftradialreifen

Info

Publication number: DE3942231A1
Application number: DE19893942231
Authority: DE
Inventors: Makoto Takagi
Original assignee: Yokohama Rubber Co Ltd
Current assignee: Yokohama Rubber Co Ltd
Priority date: 1988-12-30
Filing date: 1989-12-21
Publication date: 1990-07-05
Anticipated expiration: 2009-12-22
Also published as: DE3942231C2; JPH02179512A; US5151140A

Description

Hintergrund der Erfindung

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Hochleistungsdruck luftradialreifen und, genauer gesagt, auf einen Hochleistungs druckluftradialreifen, welcher eine verbesserte Haltbarkeit hat.

Üblicherweise haben Hochleistungsdruckluftradialreifen (im folgenden einfach als Hochleistungsreifen bezeichnet), wie sie in Fig. 2 der beigefügten Zeichnungen dargestellt sind, in ihrem Wulstbereich 3 eine einfache Karkassenschicht 1, deren jeweilige Endabschnitte um einen Wulstkern 2 von der inneren Seite her zur äußeren Seite des Reifens auf eine Art herumgelegt sind, daß ein Gummiblock 5 eingekleidet wird, und haben eine einzelne Verstärkungsschicht (6), welche ebenfalls von der Innenseite zur Außenseite des Reifens hin entlang eines Ab schnittes der Karkassenschicht 1 herumgelegt ist. In dem Wulstbereich 3 von solchen Hochleistungsreifen oder Schwerla streifen gibt es eine Sprungstelle in der Festigkeit in der Nähe des Endkantenabschnittes der Karkassenschicht 1, der mit 1 _E gekennzeichnet ist. Wenn also der Wulstbereich 3 eine Verformung erfährt, gibt es eine Tendenz dahin, daß die Erzeugung einer Formänderung oder eine Konzentration von Spannung in der erwähnten Sprungstelle in der Festigkeit auftritt, was zu einem beschleunigten Absenken der Haltbarkeit des Reifens führt.

Um die Erzeugung einer Verformung bzw. Überbeanspruchung zu verhindern und um die Spannungskonzentration in der Nähe des Endkantenabschnittes 1 _E der Karkassenschicht 1 zu unterdrücken, sind Versuche durchgeführt worden, um die Festigkeit einer Gummischicht in dem Wulstbereich zu verbessern, welcher mit einer Felge in Berührung tritt, auf welcher der Reifen montiert ist, oder den Endkantenabschnitt 1 _E mit einer Verstärkungsschicht 4 abzudecken, um dadurch die Möglichkeit der Bewegung um den Wulstkern 2 herum sowie die Verformung des Wulstbereiches 3 zu unterdrücken. Bei der Möglichkeit, die Festigkeit einer Gummi schicht, die um den Wulstkern 2 herum angebracht ist, und auch die Zugfestigkeit der Verstärkungsschicht 4 zu steigern, muß jedoch eine Einschränkung berücksichtigt werden, so daß es selbst bei den obigen Versuchen unmöglich gewesen ist, die Bewegung um den Wulstkern herum und die Verformung des Wulstbe reiches ausreichend zu unterdrücken. Außerdem ist die oben erwähnte Verstärkungsschicht 6, welche entlang eines Abschnittes der Karkassenschicht 1 unter einem Cordwinkel relativ zur Radialrichtung des Reifens angebracht ist, um den Wulstkern 2 herumgelegt, so daß die Corde auf der Innenseite des Wulstbe reiches Corde auf der Außenseite des Wulstbereiches kreuzen. Wenn daher der Wulstbereich eine Verformung erfährt, neigt die Verstärkungsschicht 6 dazu, sich zu verdrillen, wodurch die Konzentration der Spannungen, die auf den Endkantenabschnitt des Wulstbereiches aufgebracht werden, tendentiell noch unterstützt wird und das Erzeugen von Überbelastung und Verformung nicht unterdrückt werden kann, was zu einem Absenken der Haltbarkeit des Wulstbereiches führt.

Zusammenfassung der Erfindung

Dementsprechend ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Hochleistungsreifen bereitzustellen, bei welchem die Konzentra tion von Spannungen und die Erzeugung von Verformung in dem Endkantenbereich der Karkassenschicht unterdrückt werden, um dadurch die Möglichkeit zu unterdrücken, daß der Wulstbereich eine Verformung erfährt, und welcher eine beträchtlich gestei gerte Haltbarkeit aufweisen kann.

Diese Aufgabe der Erfindung kann gelöst werden durch Bereitstel len eines Hochleistungsreifens, welcher einen Wulstbereich mit einer Karkassenschicht aufweist, deren jedes Ende um einen Wulstkern von der Innenseite zur Außenseite des Wulstbereiches hin herumgelegt wurde, und zumindest zwei Verstärkungsschichten entlang eines Abschnittes der Karkassenschicht angeordnet sind, und wobei eine innere Verstärkungsschicht mit einer Zugfestig keit von 30 kg/mm bis weniger als 80 kg/mm hat, auf der Innen seite des Wulstbereiches eingebettet wird und eine äußere Verstärkungsschicht, welche eine größere Zugfestigkeit als die innere Verstärkungsschicht und von zumindest 80 kg/mm hat, auf der Außenseiten des Wulstbereiches eingearbeitet ist, wobei die Verstärkungscorde in der inneren Verstärkungsschicht und die in der äußeren Verstärkungsschicht in derselben Richtung relativ zur Radialrichtung des Reifens geneigt sind, und wobei der Reifen so spezifiziert ist, daß er an einem Fahrzeug auf eine Art montiert wird, daß die Richtung der Neigung der Verstär kungscorde entgegen der Richtung der Vorwärtsdrehung des Reifens verläuft.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Fig. 1 ist eine Teilschnittansicht, welche den Aufbau des Wulstbereiches einer Ausführungsform von Hochleistungsreifen gemäß der vorliegenden Erfindung darstellt;

Fig. 2 stellt einen Teilschnitt des Aufbaues des Wulstbereiches in einem konventionellen Hochleistungsreifen dar;

Fig. 3 ist eine schematische Seitenansicht eines Reifens gemäß der Erfindung zwecks Darstellung der Beziehung zwischen der Richtung der Vorwärtsdrehung des Reifens und der Neigungsrich tung der Verstärkungscorde in den Verstärkungsschichten des Reifens gemäß der Erfindung; und

die Fig. 4 bis 6 sind Tafeln, welche die Beziehung zwischen der Zugfestigkeit der äußeren Verstärkungsschicht und der Reifenhaltbarkeit (4) sowie zwischen der Zugfestigkeit der inneren Verstärkungsschicht und der Reifenhaltbarkeit darstellen (Fig. 5 und 6).

Genaue Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen

Wie in Fig. 1 dargestellt, sind in den Reifen gemäß der vorliegenden Erfindung eine innere Verstärkungsschicht 7 und eine äußere Verstärkungsschicht 8 unabhängig voneinander auf der Innenseite bzw. auf der Außenseite eines Wulstbereiches 3 entlang eines Abschnittes einer Karkassenschicht 1 eingearbei tet, wobei jeder Endabschnitt um einen Wulstkern 2 von der Innenseite des Reifens zur Außenseite hin herumgelegt ist, so daß er Gummimaterial bzw. einen Gummikeil 5 einkleidet.

Vorzugsweise ist die innere Verstärkungsschicht 7 auf der Innenseite des Wulstbereiches in einem Bereich von einer oberen Position aus vorgesehen, die im wesentlichen der Lage des Endkantenabschnittes 1 _E der Karkassenschicht 1 entspricht, bis zu einer äußeren, um den Wulstkern 2 herumgelegten Stellung. Andererseits ist die äußere Verstärkungsschicht 8 an der Außenseite des Wulstbereiches 3 vorgesehen in einem Bereich von dem äußeren Endabschnitt der inneren Verstärkungsschicht 7, der um den Wulstkern 2 herumgelegt ist, vorzugsweise von einem Wulstfersenabschnitt, der in Kontakt mit einer Felge steht, auf welcher der Reifen montiert ist, bis zu einer Stellung unterhalb des Endkantenabschnittes 1 _E der Karkassenschicht 1.

Um die Reifenhaltbarkeit gemäß der Erfindung zu verbessern, ist es erforderlich, daß die innere Verstärkungsschicht eine Zugfestigkeit innerhalb eines Bereiches von 30 kg/mm bis weniger als 80 kg/mm, und daß die äußere Verstärkungsschicht 8 eine Zugfestigkeit von mindestens 80 kg/mm hat.

Im Rahmen dieser Erfindung bedeutet Zugfestigkeit der Verstär kungsschichten 7 und 8 die Zugfestigkeit (kg/mm) in axialer Richtung der Corde in den Schichten 7 und 8 pro Millimeter (mm) Breite der Verstärkungsschicht in Richtung senkrecht zur Axialrichtung der Corde.

Außerdem ist es erforderlich, daß man gemäß der Erfindung die Bedingung einhält, daß die äußere Verstärkungsschicht eine größere Zugfestigkeit als die innere Verstärkungsschicht hat. Dies liegt an Folgendem: In Hochleistungsreifen ist in dem Zustand, in dem der Wulstbereich in Berührung mit der Felge steht, die auf den Wulstbereich wirkende Belastung auf der Außenseite größer als auf der Innenseite des Wulstbereiches und die Häufigkeit, mit welcher die Lastaufbringung stattfindet (Lastwechsel) ist an der Außenseite des Wulstbereiches weitaus größer als auf der Innenseite. Deshalb ist es, wenn die Zugfe stigkeit der äußeren Verstärkungsschicht nicht größer als die der inneren Verstärkungsschicht ist, unmöglich, eine ausreichen de Verbesserung in Bezug auf die Haltbarkeit des Wulstbereiches zu erreichen. Der Unterschied in der Zugfestigkeit zwischen der äußeren Verstärkungsschicht und der inneren Verstärkungsschicht liegt vorzugsweise im Bereich von 20 bis 90 kg/mm.

Die oben erwähnten inneren und äußeren Verstärkungsschichten, die unterschiedliche Zugfestigkeitswerte haben, können leicht mit Hilfe von geeignet ausgewählten Kombinationen verschiedener Fasermaterialien miteinander oder durch gezielt gewähltes Festsetzen einer angemessenen Fadenzahl der Verstärkungscorde für jede Verstärkungsschicht bereitgestellt werden.

Bei dem Reifen gemäß der Erfindung ist es weiterhin erforder lich, sich daran zu halten, daß die Corde in der inneren Verstärkungsschicht und die in der äußeren Verstärkungsschicht in derselben Richtung relativ zur Radialrichtung des Reifens geneigt verlaufen. Wenn die Corde in einer der Verstärkungs schichten und die in der anderen Verstärkungsschicht nicht in derselben Richtung geneigt sind, sondern einander überkreuzen, dann neigen die Verstärkungsschichten dazu, sich zu verdrehen, und die Anhäufung von Spannung in dem Endkantenabschnitt der Karkassenschicht neigt dazu, noch gefördert zu werden, was zu einer Verringerung der Haltbarkeit führt. Der Cordwinkel der Verstärkungscorde in den Verstärkungsschichten sollte vorzugs weise im Bereich von 50° bis 70° relativ zur Radialrichtung liegen.

Weiterhin ist gemäß der vorliegenden Erfindung festgelegt, daß, wie in Fig. 3 dargestellt, der Reifen auf einem Fahrzeug so montiert sein sollte, daß die Neigungsrichtung der Corde C in den inneren und äußeren Verstärkungsschichten entgegen der Richtung der Vorwärtsdrehung des Reifens A verläuft, wie durch den Pfeil dargestellt. Vorzugsweise ist die erforderliche Richtung für diese spezielle Art der Montage des Reifens an Fahrzeugen in Form eines Reifens B oder irgend einer anderen Markierung, eines Symbols oder einer Beschriftung dargestellt, welche an einem Seitenwandabschnitt beim Formen des Reifens vorgesehen werden können. Falls der Reifen gemäß der Erfindung an einem Fahrzeug in der Richtung gemäß der vorliegenden Erfindung montiert wird, nehmen bei der Vorwärtsdrehung des Reifens die inneren und äußeren Verstärkungsschichten eine Zugkraft auf, so daß es möglich ist, die Verstärkungsschichten vollständig ihre Wirkung zur Verstärkung entfalten zu lassen. Auf der anderen Seite, wenn der Reifen so montiert wird, daß die Richtung der Neigung der Corde in den Verstärkungsschichten mit der Richtung der Vorwärtsdrehung des Reifens zusammenfällt, läßt man beim Vorwärtsdrehen des Reifens die Verstärkungsschichten in einen gelösten, entspannten Zustand kommen, in welchem die Verstärkungsschichten einen ausreichenden Verstärkungseffekt nicht mehr entfalten können.

Beispiel 1:

Unter Verwendung einer Verstärkungsschicht, welche Stahlcorde mit einem Cordaufbau von 7 × 3 (0,15) und eine Zugfestigkeit von 90 kg/Cord aufwies und eine Schichtzugfestigkeit von 46 kg/mm sowie eine Fadennummer von 25,5 E/50 mm hatte, sind Vergleichs reifen F und G sowie Reifen gemäß der Erfindung H, I und J hergestellt worden, die als gemeinsames Merkmal einen Wulstbe reichsaufbau wie in Fig. 1 dargestellt und ansonsten jeweils unterschiedliche äußere Verstärkungsschichten hatten mit solchen Aufbauten und Zugfestigkeitswerten von Stahlcorden, Fadenzahlen und Zugfestigkeitswerten der Schichten, wie in der unten dargestellten Tabelle 1. Bei jedem der Reifen waren die Corde in der inneren Verstärkungsschicht und die in der äußeren Verstär kungsschicht in derselben Richtung um einen Cordwinkel von 65° zur Radialrichtung des Reifens geneigt. Außerdem hatten alle Reifen die Reifengröße 10.00 R 20 gemeinsam.

Getrennt davon wurde ein konventioneller Reifen hergestellt, der einen Wulstbereichsaufbau wie in Fig. 2 dargestellt hatte, dieselbe innere Verstärkungsschicht wie oben und auch dieselbe Reifengröße wie oben.

Tabelle 1

Für jeden nach den obigen Angaben hergestellten Reifen wurde der folgende Reifenhaltbarkeitstest durchgeführt.

Reifenhaltbarkeitstest:

Jeder auf eine 20 × 7,00 T-Felge montierte Reifen wurde auf einem Rollenteststand mit einem Rollendurchmesser von 1707 mm getestet, um den Zeitpunkt zu bestimmen, bei welchem der Wulstbereich unter den folgenden Bedingungen einen Riß erlitt.

Belastung: 4000 kg
Aufpumpdruck: 8,50 kg/cm²
Geschwindigkeit: 45 km/Stunde.

Weiterhin wurde bei jeder Reifen F, G, H, I und J mit der Nei gungsrichtung der Corde der inneren und äußeren Verstärkungs schichten auch entgegengesetzt der Vorwärtsdrehrichtung der Reifen, wie sie in Fig. 3 dargestellt ist, montiert. Die Ergebnisse der Tests sind in Fig. 4 mit Hilfe von Indizes dargestellt, wobei das Ergebnis, welches sich für den konventio nellen Reifen ergab, gleich 100 gesetzt wurde. Ein größerer Wert (Index) entspricht einer bevorzugten Haltbarkeit.

Aus Fig. 4 erkennt man, daß die Reifen H, I und J gemäß der vorliegenden Erfindung, bei welchen die äußere Verstärkungs schicht eine Zugfestigkeit von mindestens 80 kg/mm hatte, im Vergleich zu dem konventionellen Reifen eine höhere Haltbarkeit haben und daß die Vergleichsreifen F und G eine Haltbarkeit haben, die geringer oder günstigstenfalls gleich der des konventionellen Reifens ist.

Dann sind unter Verwendung einer äußeren Verstärkungsschicht, welche Stahlcorde mit einem Cordaufbau von 3 (0,20) + 6 (0,38) sowie einer Zugfestigkeit von 200 kg/Cord und mit einer Faden zahl von 19,5 E/50 mm sowie einer Schichtzugfestigkeit von 78 kg/mm, Vergleichsreifen K, L, M, N, O und P hergestellt worden, welche als gemeinsames Merkmal einen Wulstbereichsaufbau wie in Fig. 1 dargestellt hatten, sowie jeweils unterschiedliche innere Verstärkungsschichten mit solchen Aufbauten und Zugfe stigkeitswerten von Stahlcorden sowie Fadenzahlen und Zugfestig keitswerten von Schichten, wie unten in Tabelle 2 dargestellt. Bei jedem der Reifen waren die Corde in der inneren Verstär kungsschicht sowie die in der äußeren Verstärkungsschicht in derselben Richtung um einen Cordwinkel von 65° zur Radialrich tung des Reifens geneigt. Weiterhin war allen Reifen eine Reifengröße von 10.00 R 20 gemeinsam.

Tabelle 2

Für die obigen Reifen K, L, M, N, O und P ist derselbe Haltbar keitstest wie oben beschrieben durchgeführt worden, um die in Fig. 5 dargestellten Ergebnisse zu erhalten.

Aus Fig. 5 erkennt man, daß dort, wo die Zugfestigkeit der äußeren Verstärkungsschicht 80 kg/mm nicht erreicht, selbst wenn die Zugfestigkeit der inneren Verstärkungsschicht auf beliebige Weise verändert wird, die erzielbare Haltbarkeit nicht den Haltbarkeitswert im Falle eines konventionellen Reifens über steigen kann.

Weiterhin sind unter Verwendung einer äußeren Verstärkungs schicht, welche Stahlcorde mit einem Cordaufbau von 3(0,20) + 6(0,38) sowie eine Zugfestigkeit von 200 kg/Cord, eine Fadenzahl von 25,5 E/50 mm und eine Schichtzugfestigkeit von 102 kg/mm aufwies, Vergleichsreifen Q und R, sowie Reifen gemäß der Erfindung S, T, U und V hergestellt, welche als gemeinsames Merkmal einen Wulstbereichsaufbau wie in Fig. 1 dargestellt hatten sowie jeweils unterschiedliche innere Verstärkungsschich ten mit solchen Aufbauten und Zugfestigkeitswerten der Stahl corde, Fadenzahlen und Zugfestigkeiten der Schichten, wie in der unten stehenden Tabelle 3 angegeben. Bei jedem der Reifen waren die Corde in der inneren Verstärkungsschicht und die in der äußeren Verstärkungsschicht in derselben Richtung um einen Cordwinkel von 65° relativ zur Radialrichtung des Reifens geneigt. Weiterhin hatten die Reifen eine Reifengröße von 10.00 R 20 als gemeinsames Merkmal.

Tabelle 3

Für die obigen Reifen Q, R, S, T, U und V wurde der gleiche Haltbarkeitstest, wie oben beschrieben durchgeführt, um die in Fig. 6 dargestellten Ergebnisse zu erhalten.

Wenn man Fig. 6 betrachtet, erkennt man, daß in dem Fall, daß die äußere Verstärkungsschicht eine Zugfestigkeit von 102 kg/mm hatte, die Reifen gemäß der vorliegenden Erfindung S, T, U und V, bei welchen die innere Verstärkungsschicht eine Zugfestigkeit von mindestens 30 kg/mm hatte, eine bemerkenswert gesteigerte Haltbarkeit gegenüber dem konventionellen Reifen entfalten, während die Vergleichsreifen Q und R, bei welchen die innere Verstärkungsschicht eine Zugfestigkeit hatte, die 30 kg/mm nicht erreichte, eine schlechtere Haltbarkeit als der konventionelle Reifen hatte.

Beispiel 2:

Es wurde ein Reifen X hergestellt, welcher eine innere Verstär kungsschicht aufwies, die Stahlcorde mit einem Cordaufbau von 7 × 3(0,15) sowie eine Zugfestigkeit von 90 kg/Cord hatte sowie eine Fadenzahl von 25.5 E/50 mm und eine Schichtzugfestigkeit von 46 kg/mm, und eine äußere Verstärkungsschicht, welche Stahlcorde mit einem Cordaufbau von 3(0,20) + 6(0,38) aufwies, sowie eine Zugfestigkeit von 200 kg/Cord und eine Fadenzahl von 20,0 E/50 mm und eine Schichtzugfestigkeit von 80 kg/mm. Für diesen Reifen X wurde derselbe Haltbarkeitstest durchgeführt, wie oben beschrieben, und zwar in einer Anordnung derart, daß die Corde in der inneren Verstärkungsschicht und die in der äußeren Verstärkungsschicht in derselben Neigungsrichtung entgegengesetzt der Vorwärtsdrehrichtung des Reifens verliefen.

Es ist auch ein Reifen Y hergestellt worden, der einen identi schen Aufbau wie der oben angegebene Reifen X hatte, mit der Ausnahme, daß die Corde in der inneren Verstärkungsschicht die Corde in der äußeren Verstärkungsschicht kreuzten, und die Haltbarkeit auch dieses Reifens Y wurde bestimmt.

Als Ergebnis der Tests hat sich herausgestellt, daß der Reifen Y einen Haltbarkeitsindex von 100 hatte und sich nicht von dem konventionellen Reifen unterschied, der Reifen X jedoch einen Haltbarkeitsindex von 120 hatte und im Hinblick auf die Reifen haltbarkeit beträchtlich verbessert war.

Claims

1. Hochleistungsdruckluftradialreifen mit einem Wulstbereich, welcher eine Karkassenschicht aufweist, deren jeweiliger Endabschnitt von der Innenseite des Reifens zur Außenseite um einen Wulstkern herumgelegt ist, und mit mindestens zwei Verstärkungsschichten, welche entlang eines Abschnittes der Karkassenschicht angeordnet sind, wobei der Reifen eine innere Verstärkungsschicht aufweist, die eine Zugfestigkeit von mindestens 30 kg/mm bis weniger als 80 kg/mm hat und auf der Innenseite des Wulstbereiches eingearbeitet ist, sowie eine äußere Verstärkungsschicht aufweist, die eine größere Zugfestigkeit als die innere Verstärkungsschicht und zwar von zumindest 80 kg/mm hat und auf der Außenseite des Wulstbereiches eingearbeitet ist, wobei die Corde in der inneren Verstärkungsschicht und die in der äußeren Verstär kungsschicht in derselben Richtung relativ zur Radialrich tung des Reifens geneigt sind und wobei für den Reifen festgelegt ist, daß er an einem Fahrzeug derart montiert werden soll, daß die Richtung der Neigung der Corde in den inneren und äußeren Verstärkungsschichten der Vorwärtsdreh richtung des Reifens entgegengesetzt ist.

2. Reifen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die innere Verstärkungsschicht und die äußere Verstärkungs schicht einen Zugfestigkeitsunterschied im Bereich von 20 bis 90 kg/mm haben.

3. Reifen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die innere Verstärkungsschicht auf der Innenseite des Wulstbe reiches in einem Bereich vorgesehen ist, der sich von einem oberen Bereich aus, der im wesentlichen dem Endkantenab schnitt der Karkassenschicht entspricht, bis zu einer um den Wulstkern auf der Außenseite des Wulstbereiches herumge legten Lage entspricht, und daß die äußere Verstärkungs schicht auf der Außenseite des Wulstbereiches in einem Bereich vorgesehen ist, der sich von einem Wulstfersenbe reich aus, der mit einer Felge, auf welcher der Reifen montiert ist, in Berührung steht, bis zu einer Position unterhalb des Endkantenbereiches der Karkassenschicht erstreckt.

4. Reifen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Corde in der inneren Verstärkungsschicht und der äußeren Verstärkungsschicht um einen Winkel im Bereich zwischen 50 und 70° relativ zur Radialrichtung des Reifens geneigt sind.

5. Reifen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Corde in der inneren Verstärkungsschicht Stahlcorde mit einem Cordaufbau von 7 × 3(0,15) aufweisen und eine Zugfe stigkeit von 85 bis 95 kg/Cord aufweisen und daß die Corde in der äußeren Verstärkungsschicht Stahlcorde mit einem Cordaufbau von 3(0.20) + 6(0,38) aufweisen und eine Zugfe stigkeit von 180 bis 220 kg/Cord aufweisen.