DE60116943T2

DE60116943T2 - Luftreifen

Info

Publication number: DE60116943T2
Application number: DE60116943T
Authority: DE
Inventors: Ltd Naoki łc/o Sumitomo Rubber Industrie Kobe-shi Yukawa; Ltd. Kazumi łSumitomo Rubber Industries Kobe-shi Yamazaki; Ltd. Takashi łSumitomo Rubber Industries Kobe-shi Tanaka; Ltd. Yasuo łc/o Sumitomo Rubber Industrie Kobe-shi Wada; Ltd. Makoto łSumitomo Rubber Industries Kobe-shi Hizume
Original assignee: Sumitomo Rubber Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Rubber Industries Ltd
Priority date: 2000-11-01
Filing date: 2001-10-31
Publication date: 2006-10-26
Anticipated expiration: 2021-11-01
Also published as: EP1203672B1; US6557605B2; EP1203672A3; EP1203672A2; US20020079036A1; JP2002137606A; DE60116943D1; JP3993378B2

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Luftreifen, insbesondere auf eine Laufflächenverstärkungsstruktur, die in der Lage ist, Reifengeräusch und Rollwiderstand zu verbessern.
Um die Schnelllaufhaltbarkeit eines Luftreifens, insbesondere eines Radialreifens für Personenwagen, zu verbessern, wird verbreitet ein einfach geschichtetes Band (b1) mit voller Breite über einem Breaker (a) verwendet, wie in 7A gezeigt. Ein Band bedeutet hier eine Kordschicht, deren Kordwinkel weniger als etwa 10 Grad, üblicherweise weniger als 5 Grad in Bezug auf den Reifenäquator beträgt, und ein Breaker bedeutet eine Kordschicht, deren Kordwinkel mehr als 10 Grad, üblicherweise mehr als 15 Grad beträgt.
Solch ein einfach geschichtetes Band (b1) mit voller Breite kann ein Fahrbahngeräusch um eine Frequenz von 250 Hz, das beim Fahren im Inneren eines Fahrzeugs zu hören ist, verringern. Dadurch, dass in dem Band (b1) ein Kord mit einem höheren Modul für Zugbeanspruchung verwendet wird, kann solch ein Fahrbahngeräusch weiter verringert werden, aber es besteht die Tendenz, dass ein Vorbeifahrgeräusch, das beim Fahren außerhalb eines Fahrzeugs zu hören ist, zunimmt. Zum Verringern des Vorbeifahrgeräusches ist es wirksam, axial beabstandete Randbänder (b2) an den Randabschnitten eines Breakers (a) zu verwenden, wie in 7B gezeigt. Solche axial beabstandete Randbänder (b2) zeigen jedoch die Tendenz, den Rollwiderstand des Reifens zu erhöhen.
Die DE-A-195 09 824 offenbart einen Luftreifen gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 und besitzt eine Deckschicht, die radial außerhalb eines Gürtels angeordnet ist. Die Deckschicht ist aus Korden hergestellt, die in Schulterbereichen des Reifens kaum dehnbar sind, und ist aus Korden hergestellt, die in einem bestimmten Ausmaß in einem zentralen Bereich zwischen diesen Schulterbereichen dehnbar sind.
Die US-A-4 407 347 offenbart einen Radialluftreifen mit einer Laufflächenverstärkung in einem Kronenbereich des Reifens. Diese kreisringförmige Verstärkung umfasst überlagerte Schichten aus Reifenkordgewebe, wobei die Korde in diesen Schichten derart ausgerichtet sind, dass sie mit der Äquatorialebene des Reifens einen Winkel zwischen 15 und 25 Grad bilden.
Es ist daher ein Ziel der vorliegenden Erfindung, einen Luftreifen bereitzustellen, bei dem der Rollwiderstand und Reifengeräusche wie z. B. Fahrbahngeräusche und Vorbeifahrgeräusche verbessert sind.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird dieses Ziel durch einen Luftreifen mit den Merkmalen von Anspruch 1 erreicht.
Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden nun im Detail in Übereinstimmung mit den beiliegenden Zeichnungen beschrieben.
1 ist eine Querschnittsansicht eines Radialreifens gemäß der vorliegenden Erfindung.
2A und 2B sind perspektivische Ansichten eines Gummibands, in dem Korde eingebettet sind, bzw. eines gummibeschichteten Einzelkordes, der verwendet werden kann, um ein Band herzustellen.
3, 4 und 5 zeigen jeweils eine beispielhafte Struktur des Bandes.
6A, 6B, 6C und 6D zeigen Bandstrukturen, die in den unten erwähnten Vergleichstests verwendet wurden.
7A und 7B zeigen Bandstrukturen nach dem Stand der Technik.
In den Zeichnungen umfasst ein Luftreifen 1 gemäß der vorliegenden Erfindung einen Laufflächenabschnitt 2, ein Paar Seitenwandabschnitte 3, ein Paar Wulstabschnitte 4, eine Karkasse 6, die sich zwischen den Wulstabschnitten 4 erstreckt, einen Breaker 7, der radial außerhalb der Karkasse 6 in dem Laufflächenabschnitt 2 angeordnet ist, und ein Band 9, das an der radialen Außenseite des Breakers 7 angeordnet ist. Der Laufflächenabschnitt 2 ist mit Laufflächenrillen G, die sich in Umfangsrichtung kontinuierlich erstreckende Rillen und/oder sich in Umfangsrichtung erstreckende, unterbrochene Rillen sind, versehen.
Der Reifen 1 in diesem Beispiel ist ein Personenwagen-Radialreifen mit einem relativ niedrigen Aspektverhältnis von 60%. Das Aspektverhältnis wird in einem normal aufgepumpten, unbelasteten Zustand gemessen. Der normal aufgepumpte, unbelastete Zustand bedeutet, dass der Reifen auf einer Standardfelge aufgezogen und auf einen Standarddruck aufgepumpt, aber mit keiner Reifenbelastung belastet ist. Die unten erwähnte Laufflächenbreite ist die maximale axiale Breite zwischen den Rändern des Bodenkontaktbereiches des Laufflächenabschnittes 2 in einem Standardbelastungszustand, in dem der Reifen auf die Standardfelge aufgezogen und auf den Standarddruck aufgepumpt und dann mit einer Standardbelastung belastet wird. Die Standardfelge ist die „Standardfelge" gemäß JATMA, die „Messfelge" gemäß ETRTO, die „Designfelge" gemäß TRA oder dergleichen. Der Standarddruck ist der „maximale Luftdruck" gemäß JATMA, der „Aufpumpdruck" gemäß ETRTO, der maximale in der Tabelle „Tire Load Limits at Various Cold Inflation Pressures" (Reifenbelastungs grenzen bei verschiedenen kalten Aufpumpdrücken) gemäß TRA angegebene Druck oder dergleichen. Im Fall von Personenwagenreifen jedoch werden 180 kPa als der Standarddruck verwendet. Die Standardbelastung ist die „maximale Tragfähigkeit" gemäß JATMA, die „Tragfähigkeit" gemäß ETRTO, der maximale in der oben erwähnten Tabelle angegebene Wert gemäß TRA oder dergleichen.
Die Karkasse 6 umfasst zumindest eine Lage 6A aus radial unter einem Winkel von 75 bis 90 Grad in Bezug auf den Reifenäquator C angeordneten Korden, die sich zwischen den Wulstabschnitten 4 durch den Laufflächenabschnitt 2 und Seitenwandabschnitte 3 erstreckt und um den Wulstkern 5 herum in jedem Wulstabschnitt 4 von der Innenseite zu der Außenseite des Reifens umgeschlagen ist, um ein Paar Umschläge 6b und einen Karkasshauptabschnitt 6a dazwischen zu bilden. Für die Karkasskorde können Korde aus organischen Fasern, z. B. Polyester, Nylon, Rayon, Aramid und dergleichen sowie Stahlkorde verwendet werden. In diesem Beispiel besteht die Karkasse 6 aus einer einzigen Lage 6A aus radial unter 90 Grad angeordneten Korden aus Polyester.
Zwischen dem Karkasshauptabschnitt 6a und dem Umschlag 6b in jedem der Wulstabschnitte ist ein Wulstkernreiter 8 aus Hartgummi angeordnet, der sich von dem Wulstkern 5 radial nach außen erstreckt, während er sich zu seinem radial äußeren Ende hin verjüngt.
Der Breaker 7 besteht aus zumindest zwei gekreuzten Lagen 7A und 7B von Korden, die parallel zueinander unter einem Winkel von 15 bis 45 Grad in Bezug auf den Reifenäquator C gelegt sind. Für die Breakerkorde können Stahlkorde und organische Korde mit einem hohen Modul für Zugbeanspruchung wie z. B. Aramid, Rayon und dergleichen verwendet werden. Die Breite W des Breakers 7 ist in einem Bereich von 80 bis 110% der oben erwähnten Laufflächenbreite festgelegt. In diesem Beispiel werden Stahlkorde verwendet und die radial innere Breakerlage 7A ist breiter als die radial äußere Lage 7B. Die axiale Breite W des Breakers 7 ist definiert als die axiale Breite zwischen den axialen Rändern 7e der breitesten Lage 7A.
Das Band 9 umfasst ein Paar axial beabstandeter Hochmodul-Randbänder 10a, die an Randabschnitten des Breakers 7 angeordnet sind, und ein Niedermodul-Mittelband 10b, das zwischen den Hochmodul-Randbändern 10a angeordnet ist.
Das Band 10a, 10b ist aus einem oder mehreren Korden hergestellt, die derart auf die radiale Außenseite des Breakers 7 gewickelt sind, dass der Kordwinkel in Bezug auf den Reifenäquator in einem Bereich von nicht mehr als 5 Grad liegt. Das Band 10a, 10b kann gebildet werden, indem ein Einzelkord 11, der mit einem Gummierungsgummi 12 beschichtet ist, wie in 2B gezeigt, oder eine Vielzahl von Korden 11, die nebeneinander gelegt und in den Gummierungsgummi 12 zu einer Form von Gummiband eingebettet werden, wie in 2A gezeigt, spiralförmig gewickelt wird.
Das Hochmodul-Randband 10a ist aus einem oder mehreren Korden mit einem hohen Modul für Zugbeanspruchung hergestellt. Andererseits ist das Niedermodul-Mittelband 10b aus einem oder mehreren Korden mit einem niedrigen Modul für Zugbeanspruchung, der/die einen Modul für Zugbeanspruchung aufweist/en, der niedriger als der des Bandkords mit einem hohen Modul für Zugbeanspruchung ist, hergestellt.
Was das Material der Korde mit einem hohen Modul für Zugbeanspruchung betrifft, so können Polyethylen-2,6-naphthalat (PEN), Aramid, Po ly(para-phenylenbenzobisoxazol) (PBO), Stahl und dergleichen verwendet werden. Zusätzlich zu einem aus einem einzigen Material hergestellten Kord kann auch ein Hybridkord aus zwei oder mehr verschiedenen verdrillten, organischen Filamenten wie z. B. PEN + Aramid, Aramid + PBO und dergleichen verwendet werden. Vorzugsweise wird ein Kord aus organischen Fasern mit einem 2%-Modul MH von nicht weniger als 10000 N/mm², bevorzugter nicht weniger als 12000 N/mm² verwendet.
Die Querschnittsfläche SH des Kordes mit einem hohen Modul für Zugbeanspruchung ist in einem Bereich von nicht weniger als 0,05 (mm²), vorzugsweise nicht weniger als 0,08 (mm²), bevorzugter 0,13 bis 0,35 (mm²) festgelegt.
Die Kordzahl DH des/r Korde/s mit einem hohen Modul für Zugbeanspruchung der Hochmodul-Randbänder 10a ist in einem Bereich von 5 bis 23 (/1 cm), vorzugsweise 6 bis 20 (/1 cm), bevorzugter 7 bis 17 (/1 cm) festgelegt.
Was andererseits das Material der Korde mit einem niedrigen Modul für Zugbeanspruchung betrifft, so können Nylon, Polyester, Vinylon und dergleichen verwendet werden. Vorzugsweise werden Korde aus organischen Fasern mit einem 2%-Modul ML von nicht mehr als 8000 N/mm², bevorzugter in einem Bereich von 1500 bis 6000 N/mm² verwendet.
Die Querschnittsfläche SL des Kordes mit einem niedrigen Modul für Zugbeanspruchung ist in einem Bereich von 0,04 bis 0,80 (mm²), vorzugsweise 0,08 bis 0,54 (mm²) festgelegt.
Die Kordzahl DL des/r Bandkorde/s mit einem niedrigen Modul für Zugbeanspruchung in dem Niedermodul-Mittelband 10b ist in einem Bereich von 6 bis 20 (/1 cm), vorzugsweise 7 bis 17 (/1 cm) festgelegt.
Der 2%-Modul MH, ML eines Bandkordes ist hier der Zugmodul bei 2% Dehnung des Kordes gemessen gemäß der japanischen Industrienorm – L1017, „Testing Methods for Chemical Fiber Tie Cords".
In dem in 1 gezeigten Beispiel liegt das Niedermodul-Mittelband 10b im Wesentlichen an den Hochmodul-Randbändern 10a an, wobei das Band 9 insgesamt die gesamte Breite des Breakers 7 bedeckt.
3 zeigt eine Abwandlung des Niedermodul-Mittelbandes 10b, das zu den axialen Rändern des Breakers verlängert ist, so dass es die gesamte Breite des Breakers bedeckt. Die Hochmodul-Randbänder 10a sind auf seine radiale Außenseite gewickelt. Somit weist das Band insgesamt eine Doppelschichtstruktur in dem Laufflächen-Schulterabschnitt auf.
4 zeigt eine weitere Abwandlung des Niedermodul-Mittelbandes 10b, das in der Breite verringert ist, und die axialen Ränder des Niedermodul-Mittelbandes 10b sind von den axial inneren Rändern 10ai der Hochmodul-Randbänder 10a beabstandet.
5 zeigt eine noch weitere Abwandlung des in 4 gezeigten, verschmälerten Niedermodul-Mittelbandes 10b, das in zwei axial beabstandete Mittelbänder 10b1 und 10b2 geteilt ist.
Obwohl alle oben erwähnten Bänder 10a und 10b (10b1, 10b2) einfach geschichtet sind, können sie auch mehrfach geschichtet sein.
In jedem Fall ist es vorzuziehen, dass ein Band unterhalb einer Umfangsrille G vorhanden ist oder die gesamte Breite der Umfangsrille G von dem Band gekreuzt wird. Im Ergebnis kann die Spannung in dem Rillenboden gemindert werden und eine Schnelllaufhaltbarkeit, ein Widerstand gegen Schäden und dergleichen können verbessert werden. Die axialen Ränder des Bandes 9 insgesamt, die üblicherweise die axial äußeren Ränder der Randbänder sind, sind im Wesentlichen mit den axialen Rändern des Breakers 7 ausgerichtet oder etwas axial außerhalb davon angeordnet.
Die axiale Breite BW1 eines jeden der Hochmodul-Randbänder 10a ist in einem Bereich von 3 bis 44%, vorzugsweise 6 bis 34%, bevorzugter 15 bis 28% der axialen Breite W des Breakers 7 festgelegt. Die axiale Gesamtbreite BW2 des Niedermodul-Mittelbandes 10b oder der Bänder 10b1 und 10b2 ist in einem Bereich von nicht weniger als 8%, vorzugsweise nicht weniger als 20%, bevorzugter nicht weniger als 50% der Breite W des Breakers 7 festgelegt. Die Breite BW2 kann bis zu etwa 100% der Breite W des Breakers 7 erhöht werden, wie in 3 gezeigt. Solche Breiten W, BW1 und BW2 werden in dem oben erwähnten normal aufgepumpten, unbelasteten Zustand des Reifens gemessen.
In jedem der Hochmodul-Randbänder 10a ist ein als MH × SH × DH/100 definierter Dehnungswiderstandsindex PH in einem Bereich von 160 bis 700, vorzugsweise 160 bis 400, bevorzugter 180 bis 350 festgelegt.
In dem Niedermodul-Mittelband 10b ist ein als ML × SL × DL/100 definierter Dehnungswiderstandsindex PL in einem Bereich von nicht weniger als 30, aber weniger als 160, vorzugsweise in einem Bereich von 30 bis 120, bevorzugter in einem Bereich von 50 bis 100 festgelegt.
Wie oben beschrieben, ist die Einheit des 2%-Moduls MH, ML N/mm². Die Einheit der Querschnittsfläche SH, SL ist mm². Die Kordzahl DH, DL ist die Zahl pro einer Einheitsbreite von 1 cm.
Das Verhältnis (PH/PL) des Dehnungswiderstandsindex PH zu dem Dehnungswiderstandsindex PL ist vorzugsweise in einem Bereich von 2 bis 5, bevorzugt 2 bis 3 festgelegt.
Daher wird die Verstärkung durch die Hochmodul-Randbänder 10a und das Niedermodul-Mittelband 10b zwischen dem Laufflächen-Kronenabschnitt und -Schulterabschnitt optimiert und im Ergebnis wird das Fahrbahngeräusch verringert, ohne das Vorbeifahrgeräusch und den Rollwiderstand zu beeinträchtigen.
Wenn der Dehnungswiderstandsindex PL weniger als 30 beträgt, wird die Umreifungswirkung auf den Laufflächen-Kronenabschnitt ungenügend und der Rollwiderstand nimmt zu. Wenn der Dehnungswiderstandsindex PL mehr als 160 beträgt, wird die Umreifungswirkung auf die Laufflächenkrone zu groß und es besteht die Tendenz, dass das Vorbeifahrgeräusch zunimmt.
Wenn das Verhältnis (PH/PL) mehr als 5 beträgt, nimmt die Steifigkeitsdifferenz zwischen der Laufflächekrone und der Laufflächenschulter zu, und im Ergebnis zeigt der Rollwiderstand die Tendenz, zuzunehmen. Wenn das Verhältnis (PH/PL) weniger als 2 beträgt, wird das Fahrbahngeräusch oder das Vorbeifahrgeräusch schlechter.
Vergleichstests
Testreifen der Größe 195/60R15 91H (Felgengröße 15X6JJ) für Personenwagen, die mit Ausnahme der Bandstruktur denselben Aufbau wie in 1 gezeigt aufweisen, wurden hergestellt und auf das Fahrbahngeräusch, Vorbeifahrgeräusch und den Rollwiderstand getestet. Die Spezifikationen des Bandes sind in Tabelle 1 gezeigt.
1) Fahrbahngeräuschtest
Ein japanischer, an allen vier Rädern mit Testreifen (Druck 200 kPa) versehener FF-Personenwagen mit 2000 cm³ wurde auf einer Asphaltstraße mit einem glatten Straßenbelag mit einer Geschwindigkeit von 50 km/h gefahren, und ein Schalldruckpegel (dB) von 250 Hz wurde nahe dem linken Ohr des Fahrers unter Verwendung eines 1/3-Oktave-Bandpassfilters gemessen. Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 als eine Differenz von Ref. 1 angegeben.
2) Vorbeifahrgeräuschtest
Gemäß dem in der japanischen JASO-C606 angegebenen Testverfahren „Test Procedure for Tire Noise" wurde ein mit Testreifen versehener Testwagen über 50 Meter bei einer Geschwindigkeit von 53 km/h auf einer geraden Teststrecke (Asphaltstraße) im Freilauf gefahren und der maximale Geräuschpegel wurde mit einem in 1,2 Meter Höhe von dem Straßenbelag und 7,5 Meter seitlich von der Laufmittellinie angebrachten Mikrofon gemessen. Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 als eine Differenz von Ref. 1 angegeben.
3) Rollwiderstandstest
Unter Verwendung eines Rollwiderstandstestgeräts wurde der Rollwiderstand (N) des Testreifens bei einem Innendruck von 230 kPa, einer Reifenbelastung von 4400 N und einer Geschwindigkeit von 80 km/h gemessen. Jede Messung wurde durch die Reifenbelastung 4400 N dividiert und mit 104 multipliziert und der erhaltene Wert ist in Tabelle 1 als eine Differenz von Ref. 1 gezeigt.
Wie oben beschrieben, kann der Radialluftreifen gemäß der vorliegenden Erfindung in Bezug auf das Fahrbahngeräusch verbessert werden, ohne das Vorbeifahrgeräusch und den Rollwiderstand zu beeinträchtigen.
Die vorliegende Erfindung kann geeigneterweise wie oben auf Radialreifen für Personenwagen angewendet werden, aber es kann auch möglich sein, die vorliegende Erfindung auf Radialreifen für Leichtlastkraftwagen, Schwerlast-Radialreifen und dergleichen anzuwenden.

Claims

Luftreifen (1), umfassend: eine Karkasse (6), die sich zwischen Wulstabschnitten (4) durch einen Laufflächenabschnitt (2) und Seitenwandabschnitte (3) erstreckt, einen Breaker (7), der radial außerhalb eines Kronenabschnittes der Karkasse (6) angeordnet ist, ein Paar axial beabstandete Hochmodul-Randbänder (10a), die radial außerhalb von Randabschnitten des Breakers (7) angeordnet sind und jeweils aus einem oder mehreren Hochmodul-Korden (11) hergestellt sind, die eine Querschnittsfläche SH und einen 2%-Modul MH aufweisen und mit einer Kordzahl DH gewickelt sind, ein Niedermodul-Mittelband (10b) das radial außerhalb des Breakers (7) zwischen den Hochmodul-Randbändern (10a) angeordnet ist und aus einem oder mehreren Niedermodul-Korden (11) hergestellt ist, die eine Querschnittsfläche SL und einen 2%-Modul ML von weniger als dem 2%-Modul MH aufweisen und mit einer Kordzahl DL gewickelt sind, dadurch gekennzeichnet, dass der Breaker (7) aus Korden hergestellt ist, die unter einem Winkel von 15 bis 40 Grad in Bezug auf den Reifenäquator gelegt sind, dass ein Dehnungswiderstandsindex PH von jedem der Hochmodul-Randbänder (10a), der als das Produkt aus dem 2%-Modul MH in N/mm², der Querschnittsfläche SH in mm² und der Kordzahl DH pro 1 cm Breite dividiert durch 100 definiert ist, im Bereich von 160 bis 700 liegt, und dass ein Dehnungswiderstandsindex PL des Niedermodul-Mittelbandes (10b), der als das Produkt aus dem 2%-Modul ML in N/mm², der Querschnittsfläche SL in mm² und der Kordzahl DL pro 1 cm Breite dividiert durch 100 definiert ist, in einem Bereich von nicht weniger als 30 aber weniger als 160 liegt, und dass das Verhältnis (PH/PL) des Dehnungswiderstandsindex PH zu dem Dehnungswiderstandsindex PL im Bereich von 2 bis 5 liegt.
Luftreifen (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die axiale Breite (BW1) von jedem der Hochmodul-Randbänder (10a) in einem Bereich von 3 bis 44% der axialen Breite (W) des Breakers (7) liegt.
Luftreifen nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die axiale Breite (BW2) des Niedermodul-Mittelbandes (10b) in einem Bereich von nicht weniger als 8% der axialen Breite (W) des Breakers (7) liegt.