DE4212846C2

DE4212846C2 - Verstärkungscord für elastomere Erzeugnisse

Info

Publication number: DE4212846C2
Application number: DE4212846A
Authority: DE
Inventors: Wilhelm Hamacher
Original assignee: SP Reifenwerke GmbH
Current assignee: SP Reifenwerke GmbH
Priority date: 1992-04-16
Filing date: 1992-04-16
Publication date: 1997-08-14
Anticipated expiration: 2012-04-17
Also published as: EP0566392B1; JP3243050B2; DE69311430D1; DE4212846A1; JPH0617387A; CA2094213C; US5473877A; DE69311430T2; CA2094213A1; EP0566392A1

Description

Die Erfindung betrifft einen Verstärkungscord für elastomere Erzeugnisse, insbesondere einen Verstärkungscord zur Verwen dung in Fahrzeugreifen nach dem Oberbegriff des Patentan spruchs 1.

Verstärkungscorde dieser Art müssen mit dem elastomeren Mate rial, in dem sie eingebettet sind, eine gute Haftung eingehen und darüber hinaus auch noch so gestaltet sein, daß ihre me chanischen Eigenschaften im Langzeiteinsatz möglichst unver ändert bleiben. Weiterhin sollen sie eine möglichst geringe Dicke und damit verbunden ein geringes Gewicht aufweisen, da dies für die Laufeigenschaften der mit ihnen verstärkten Fahrzeugreifen von Vorteil ist. Die mechanischen Eigenschaf ten, wie z. B. die Biege- und Drucksteifigkeit und die Zugfe stigkeit, der aus den Verstärkungscorden hergestellten Cord lage sollen dabei möglichst gleichmäßig und meist auch mög lichst hoch sein.

Ein Stahlcord, dessen Seele aus zwei zueinander parallel ver laufenden Stahlfilamenten besteht, ist aus dem deutschen Ge brauchsmuster DE 88 10 534 U1 bekannt. Die Cordseele wird da bei von einer Gruppe von Stahlfilamenten umschlungen und so wohl die Cordseele als auch diese Gruppe ist zusätzlich von einer Außenwendel umgeben, deren Schlaglänge geringer ist als die Schlaglänge der Gruppe von Stahlfilamenten. Die Vielzahl der für die Erzeugung dieses Verstärkungscords benötigten Stahlfilamente führt zu einer relativ großen Dicke des Ver stärkungscords.

Aus der DE 33 17 744 A1 ist ein Verstärkungscord zur Verstär kung von elastomeren Erzeugnissen bekannt, der aus mehreren Stahldrähten besteht, die von einem Umschlingungsdraht aus Metall wendelförmig umwickelt sind. Der Umschlingungsdraht besitzt einen abgeflachten Querschnitt und eine Härte, die deutlich geringer ist als die Härte der Stahldrähte. Aufgabe des Umschlingungsdrahtes ist es, die den Kern des Verstär kungscords bildenden Stahldrähte zusammenzuhalten, wobei durch die besondere Wahl der Härte des Umschlingungsdrahts die Gefahr der Reibkorrosion bei den tragenden Stahldrähten weitgehend reduziert wird. Einen Anteil an der Gesamtzugfe stigkeit des Verstärkungscordes besitzt der Umschlingungs draht nicht.

Aus der DE 36 35 298 A1 ist ein Luftreifen bekannt, in dessen Gürtel aus mehreren Stahldrähten zusammengesetzte Verstär kungscorde eingebettet sind. Diese Verstärkungscorde bestehen aus einem Kern mit abgeflachtem Querschnitt, um welchen meh rere Einzeldrähte mit ebenfalls abgeflachtem Querschnitt ge schlagen sind. Die Querschnitte der Einzeldrähte sind mög lichst klein gewählt, damit die Gesamthöhe der Verstärkungs corde möglichst gering gehalten werden kann.

Ausgehend von dem nach der DE 36 35 298 A1 bekannten Verstär kungscord liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen Verstärkungscord für elastomere Erzeugnisse so auszubilden, daß die Corddicke und die Vorbereitungsdicke verringert und zusätzlich die mechanischen Eigenschaften der Cordlage ver bessert werden.

Gelöst wird diese Aufgabe durch die Merkmale des Anspruchs 1.

Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung ist das äußere Fila ment, neben seiner Funktion als Umschlingungs- und Haltefila ment für die inneren Filamente, zusätzlich als kräfteaufneh mendes Funktionsfilament ausgebildet. Druck-, Zug- und Biege kräfte werden gleichermaßen von den inneren Filamenten wie von dem äußeren Filament aufgenommen.

Nach einer bevorzugten Ausführungsform ist die Querschnitts fläche des äußeren Filaments von flachovaler Form. Dabei sind vorzugsweise beide Seiten des äußeren Filaments als ebene Flächen ausgebildet, die zueinander parallel verlaufen.

Nach einer weiteren Ausführungsform umfaßt der Verstärkungs cord zwei innere Filamente, die im wesentlichen kreisförmigen Querschnitt besitzen. Es können jedoch auch innere Filamente verwendet werden, die einen von der Kreisform abweichenden Querschnitt aufweisen, um so die mechanischen Eigenschaften des Verstärkungscords, wie beispielsweise Druck- und Biege steifigkeit, den jeweiligen Erfordernissen anzupassen. Dabei kann der Kern auch aus einem einzelnen Filament mit abge flachtem Querschnitt bestehen.

In weiteren bevorzugten Ausführungsformen verlaufen die inne ren Filamente im wesentlichen parallel zueinander oder sind miteinander verdrillt, wobei die Schlaglänge der inneren Fi lamente größer ist als die Schlaglänge des äußeren Filaments.

Die Wickelrichtung des äußeren Filaments kann dabei mit- oder gegenläufig zur Verdrillrichtung der inneren Filamente ausge bildet sein, je nachdem, welche mechanischen Eigenschaften der Verstärkungscord erhalten soll. Durch eine gegenläufige Umwicklung wird beispielsweise die Drucksteifigkeit erhöht, während die Biegsamkeit verringert wird.

Nach einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform sind die inneren Filamente von zwei äußeren sich nicht kreuzenden Fi lamenten wendelförmig umwickelt. Weisen die beiden äußeren Filamente die gleiche Schlaglänge auf wie das äußere Filament bei einer Version mit nur einem äußeren Filament, so wird da durch beispielsweise die Drucksteifigkeit erhöht, da bei gleicher Schlaglänge die doppelte Anzahl von Kontaktstellen zwischen den äußeren und den inneren Filamenten vorhanden ist.

In allen Ausführungsformen können die inneren und äußeren Fi lamente aus Metall, insbesondere Stahl, oder auch aus Kunst stoff, insbesondere Aramid, Kevlar, Nylon hergestellt sein, je nachdem, welche mechanischen Eigenschaften der Verstär kungscord erhalten soll. Dabei sind insbesondere auch Hybrid formen, bei denen Metall und Kunststoff gemischt verwendet werden, möglich, um so heterogene Eigenschaften des Verstär kungscords zu erhalten.

Weitere besonders vorteilhafte Merkmale der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Der Vorteil des erfindungsgemäß ausgebildeten Verstärkungs cords liegt zum einen darin, daß durch die Verwendung eines flachen Filaments zur Umwindung der Cordseele eine Verrin gerung der Corddicke und der Vorbereitungsdicke des Reifens erzielt wird. Zum anderen können die mechanischen Eigenschaf ten der aus dem Verstärkungscord gebildeten Cordlage verbes sert werden.

Da Filamente mit flachem Querschnitt einen besseren Kompres sionsmodul aufweisen als Filamente gleicher Fläche mit kreisförmigem Querschnitt, wird bei Verwendung eines erfin dungsgemäß ausgebildeten Verstärkungscords zur Herstellung von Cordlagen deren Kompressionsmodul ebenfalls erhöht.

Bei Verstärkungscorden, die aus Filamenten mit ausschließ lich kreisförmigen Querschnitten hergestellt werden, sind das umwickelnde Filament und die Filamente, die die Cord seele bilden, über Punkt-zu-Punkt-Verbindungen miteinander verbunden. Durch den hohen Druck, der über diese punktförmi gen Verbindungen auf die Filamente einwirkt,tritt eine "Fretting" genannte Abnützung der einzelnen Filamente aufgrund der vorhandenen Reibung zwischen den Filamenten auf. Diese Abnützung ist umso größer je höher der Druck zwischen den Filamenten ist. Durch die Verwendung eines abgeflachten Filaments, das die inneren Filamente umwindet, werden die Kontaktstellen von Punkt-zu-Punkt-Verbindungen auf linienförmige bzw. flächige Kontaktstellen vergrößert. Durch diese Vergrößerung der Druckflächen wird ein geringe res Frettingpotential erzeugt.

Gleichzeitig werden die Reibungsflächen zwischen den inneren und äußeren Filamenten vergrößert, so daß die Druck- und Biegesteifigkeit wie auch die Zugfestigkeit des Verstärkungs cords durch diese größeren Stützflächen entscheidend erhöht werden. Dadurch kann beispielsweise eine deutliche Verbesserung der Biegesteifigkeit erreicht und damit der "flat spot"-Bildung beim Reifen entgegengewirkt werden.

Eine Cordlage besteht aus in Gummi eingelassenen, parallel zueinander verlaufenden Verstärkungscorden, wobei in der Regel bei parallel zueinander liegenden inneren Filamenten die Lage dieser inneren Filamente eines Verstärkungscords relativ zu dessen Achse statistisch verteilt ist, d. h. es existieren sowohl Verstärkungscorde, bei denen die von den inneren Filamenten aufgespannte Fläche parallel zur Cordlage liegt als auch Verstärkungscorde bei denen diese Fläche senk recht zur Cordlage angeordnet ist. Betrachtet man jeweils die Stellen des Verstärkungscords, an denen das die inneren Filamente umwindende äußere Filament ebenfalls in der aufge spannten Fläche zu liegen kommt, so ergibt sich an diesen Stellen die Figuration von drei nebeneinander liegenden Fila menten. Je nach Relativlage dieser von den drei Filamenten aufgespannten Fläche zur Cordlage ergibt sich eine hohe bzw. eine geringe Biegesteifigkeit der Cordlage.

Bei der Verwendung eines erfindungsgemäß ausgebildeten Ver stärkungscords wird die Biegesteifigkeit im ersten Fall reduziert und im zweiten Fall erhöht, so daß insgesamt die mechanischen Eigenschaften der aus den Verstärkungscorde aufgebauten Cordlage gleichmäßiger ausgebildet sind.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbei spiels unter Bezugnahme auf die Zeichnung erläutert; in die ser zeigt:

Fig. 1 eine perspektivische Darstellung eines erfin dungsgemäß ausgebildeten Verstärkungscords,

Fig. 2 eine Seitenansicht eines erfindungsgemäß ausgebil deten Verstärkungscords,

Fig. 3 einen Querschnitt eines Verstärkungscords nach Fig. 2 gemäß der Schnittlinie A-A und

Fig. 4 einen Querschnitt eines Verstärkungscords nach Fig. 2 gemäß der Schnittlinie B-B.

Fig. 1 zeigt einen Verstärkungscord, der aus zwei inneren Fi lamenten 1, die parallel zueinander verlaufen, und aus einem äußeren Filament 2, das die inneren Filamente 1 wendelförmig umschließt, besteht. Die inneren Filamente 1 besitzen einen kreisförmigen Querschnitt, während das äußere Filament 2 ei nen abgeflachten Querschnitt aufweist.

Das äußere Filament 2 ist so um die inneren Filamente 1 ge wendelt, daß das äußere Filament 2 stets mit seiner Breitsei te mit einem der inneren Filamente 1 in Verbindung steht. Da durch wird die Verbindungsfläche zwischen dem äußeren und dem inneren Filament gegenüber herkömmlichen Verstärkungscorden, die aus Filamenten mit ausschließlich kreisförmigen Quer schnittsflächen hergestellt sind, vergrößert und damit der Verschleiß, der durch die Reibung zwischen den einzelnen Fi lamenten entsteht, verringert. Gleichzeitig werden durch die vergrößerten Stützflächen zwischen den inneren und dem äuße ren Filament die Biege- und Drucksteifigkeit wie auch die Zugfestigkeit erhöht.

In der Seitenansicht nach Fig. 2 wird das eine innere Fila ment vom anderen verdeckt, so daß nur eines der inneren Fila mente 1 zu sehen ist.

In Fig. 3 erkennt man die deutlich geringere Höhenabmessung des Verstärkungscords gegenüber einer Ausführung, bei der das äußere Filament 2 ebenfalls einen kreisförmigen Querschnitt aufweisen würde.

Gemäß Fig. 4, in der die drei Filamente nebeneinander zu lie gen kommen, kann durch den Einsatz des abgeflachten äußeren Filaments 2 die Biegesteifigkeit in horizontaler Richtung vermindert und in vertikaler Richtung erhöht werden. Da die Filamente eines Verstärkungscords bezüglich dessen Achse sta tistisch verteilt angeordnet sind, ist somit eine gleichmäßi gere Biegesteifigkeit der gesamten Cordlage erreichbar.

Claims

1. Verstärkungscord für elastomere Erzeugnisse, insbesonde re Verstärkungscord zur Verwendung in Fahrzeugreifen, mit inneren Filamenten (1), welche einen einen abge flachten Querschnitt aufweisenden Kern bilden, und we nigstens einem äußeren Filament (2), das einen abge flachten, insbesondere flachovalen Querschnitt aufweist, wobei die inneren Filamente (1) von dem äußeren Filament (2) wendelförmig so umwickelt sind, daß eine abgeflachte Seite des äußeren Filaments (2) an den inneren Filamen ten (1) über linienförmige und/oder flächige Kontakt stellen anliegt, dadurch gekennzeichnet, daß die Größe der Querschnittsfläche des äußeren Fila ments (2) im wesentlichen zwischen 50 und 100% der Größe der Querschnittsfläche des Kerns beträgt, so daß es über die linienförmigen und/oder flächigen Kontaktstellen mit den inneren Filamenten (1) des Kerns die mechanischen Eigenschaften des Verstärkungscordes wesentlich mitbe stimmt, wobei die größere Abmessung des Querschnitts des äußeren Filaments (2) im wesentlichen gleich der größe ren Abmessung des Kernquerschnitts und die kleinere Ab messung des Querschnitts des äußeren Filaments (2) klei ner als die kleinere Abmessung des Kernquerschnitts ist.

2. Verstärkungscord nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine der beiden abgeflachten Seiten des äußeren Filaments (2) als ebene Fläche ausgebildet ist.

3. Verstärkungscord nach einem der vorhergehenden Ansprü che, dadurch gekennzeichnet, daß beide abgeflachten Seiten des äußeren Filaments (2) als ebene Flächen ausgebildet sind und parallel zueinan der verlaufen.

4. Verstärkungscord nach einem der vorhergehenden Ansprü che, dadurch gekennzeichnet, daß die Breite des äußeren Filaments (2) zwischen 0,25 und 0,70 Millimeter und die Höhe des äußeren Filaments (2) zwischen 0,10 und 0,20 Millimeter beträgt.

5. Verstärkungscord nach einem der vorhergehenden Ansprü che, dadurch gekennzeichnet, daß die Schlaglänge des äußeren Filaments (2) zwischen 5- bis 60-mal, insbesondere 10- bis 50-mal, bevorzugt 20- bis 40-mal so groß ist wie seine größte Breite.

6. Verstärkungscord nach einem der vorhergehenden Ansprü che, dadurch gekennzeichnet, daß die Schlaglänge des äußeren Filaments (2) zwischen 4 und 24 Millimeter, insbesondere zwischen 9 und 19 Millimeter, bevorzugt 14 Millimeter beträgt.

7. Verstärkungscord nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Verstärkungscord ein inneres Filament (1) um faßt.

8. Verstärkungscord nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Verstärkungscord zwei innere Filamente (1) um faßt.

9. Verstärkungscord nach einem der Ansprüche 1 bis 6 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß die inneren Filamente (1) im wesentlichen kreisför migen Querschnitt besitzen.

10. Verstärkungscord nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser der inneren Filamente (1) zwischen 0,15 und 0,40, bevorzugt etwa 0,30 Millimeter beträgt.

11. Verstärkungscord nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die inneren Filamente (1) bzw. das innere Filament einen von der Kreisform abweichenden abgeflachten Quer schnitt besitzen bzw. besitzt.

12. Verstärkungscord nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Länge des Querschnitts der inneren Filamente (1) bzw. des inneren Filaments zwischen 0,25 und 1,40 Milli meter und die Breite des Querschnitts der inneren Fila mente (1) bzw. des inneren Filaments zwischen 0,10 und 0,40 Millimeter beträgt.

13. Verstärkungscord nach einem der Ansprüche 1 bis 6 oder 8 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die inneren Filamente (1) im wesentlichen parallel zueinander verlaufen.

14. Verstärkungscord nach einem der Ansprüche 1 bis 6 oder 8 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die inneren Filamente (1) miteinander verdrillt sind.

15. Verstärkungscord nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Schlaglänge der inneren Filamente (1) größer ist als die Schlaglänge des äußeren Filaments (2).

16. Verstärkungscord nach einem der Ansprüche 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Verdrillrichtung der inneren Filamente (1) der Wickelrichtung des äußeren Filaments (2) entspricht.

17. Verstärkungscord nach einem der Ansprüche 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Verdrillrichtung der inneren Filamente (1) der Wickelrichtung des äußeren Filaments (2) entgegengesetzt ist.

18. Verstärkungscord nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß die inneren Filamente (1) bzw. das innere Filament von zwei äußeren, sich nicht kreuzenden Filamenten (2) wendelförmig umwickelt sind bzw. ist.

19. Verstärkungscord nach einem der Ansprüche 1 bis 6 oder 8 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß der Verstärkungscord zwei innere Filamente (1) um faßt, die einen abgeflachten Querschnitt aufweisen und im wesentlichen über ihre ganze Länge mit ihren abge flachten Seiten berührend aneinanderliegen.

20. Verstärkungscord nach einem der vorhergehenden Ansprü che, dadurch gekennzeichnet, daß die inneren Filamente (1) bzw. das innere Filament sowie die äußeren (2) Filamente aus Metall, insbesondere aus Stahl hergestellt sind.

21. Verstärkungscord nach einem der Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß die inneren Filamente (1) bzw. das innere Filament sowie die äußeren (2) Filamente aus Kunststoff, insbe sondere Aramid, Kevlar, Nylon hergestellt sind.

22. Verstärkungscord nach einem der Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß die inneren Filamente (1) bzw. das innere Filament aus Kunststoff, insbesondere Aramid, Kevlar, Nylon und die äußeren Filamente (2) aus Metall, insbesondere Stahl hergestellt sind.

23. Verstärkungscord nach einem der Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß die inneren Filamente (1) bzw. das innere Filament aus Metall, insbesondere Stahl und die äußeren Filamente (2) aus Kunststoff, insbesondere Aramid, Kevlar, Nylon hergestellt sind.