DE69202360T2

DE69202360T2 - Radialluftreifen für mit einem Antiblockierbremssystem ausgestattete Kraftfahrzeuge.

Info

Publication number: DE69202360T2
Application number: DE69202360T
Authority: DE
Inventors: Yuichi Saito; Sumio Takatsu; Susumu Watanuma
Original assignee: Sumitomo Rubber Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Rubber Industries Ltd
Priority date: 1991-02-21
Filing date: 1992-02-19
Publication date: 1995-11-09
Anticipated expiration: 2012-02-20
Also published as: EP0500338B1; CA2061402C; JPH04266502A; DE69202360D1; CA2061402A1; EP0500338A1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft Radialluftreifen. Insbesondere betrifft sie Radialluftreifen für mit einem Antiblockierbremssystem (ABS) ausgestatte Kraftfahrzeuge.
Personenwagen haben heutzutage eine sehr hohe Leistung, da viele Verbesserungen gemacht wurden, beispielsweise wurde die Motorleistung erhöht und das Fahrzeuggewicht verringert. Ebenso wurden Start-, Beschleunigungs- und Kurvenfahreigenschaften signifikant verbessert. Mit der Entwicklung dieser Fahreigenschaften wurde auch eine Verbesserung der Bremsen notwendig, damit die Fahrzeuge bei beliebigem Straßenzustand wie trockene Fahrbahnoberfläche, nasse Fahrbahnoberfläche, Fahrbahnoberfläche mit unterschiedlichen Reibungskoeffizienten und auch extrem rutschige Fahrbahnoberflächen (beispielsweise vereiste oder verschneite Oberflächen) sicher anhalten können.
Bezüglich des Fahrzeugbremssystems blockieren Räder und Reifen bei einem konventionellen Bremssystem sofort, wenn die Bremsen auf einer Fahrbahnoberfläche mit sehr niedrigem Reibungskoeffizienten wie eine Eisfläche betätigt werden, und das Fahrzeug gerät dann außer Kontrolle. Dies ist sehr gefährlich. Eine Antiblockierbremssystem (ABS), das seit 1978 eingesetzt wird, ist eine mechanisches oder elektrisches System, bei welchem die Bremsen gelöst werden, sobald die Räder blockieren. Das ABS kann Fahrzeuge bei beliebigem Fahrbahnzustand ohne Verlust der Fahrzeugkontrolle sicher anhalten.
Dennoch gab es praktisch keine Entwicklung bei konventionellen Kautschukmischungen für Reifenlaufflächen im Hinblick auf ABS, und die Verbesserungen des Bremsvermögens unter den oben genannten Blockierbedingungen wurden für konventionelle Bremssysteme gemacht. Beispielsweise wurden einige Verbesserungen der Bremseigenschaften beim Blockieren erzielt durch Verwendung von Styrol-Butadien-Kautschuk (SBR) oder SBR mit hohem Styrolanteil, oder durch Erhöhen des Kohlenstoff- oder Ölanteils, um den Hystereseverlust des Laufflächengummis zu erhöhen.
Wenn eine der oben beschriebenen Mischungsmethoden verwendet wird und die Bremseigenschaften beim Blockieren verbessert werden, wird jedoch der Rollwiderstand der Reifen bei Normallauf verschlechtert, was zu einem erhöhten Kraftstoffverbrauch des Fahrzeugs führt. Auch wird insbesondere bei Erhöhen des Kohlenstoff- oder Ölgehalts die Haltbarkeit verschlechtert. Desweiteren wird der Gummi bei erhöhter tan-delta Spitzentemperatur bei niedrigen Wintertemperaturen hart und die Griffigkeit wird verschlechtert. Mit anderen Worten, die Verbesserung der Eigenschaften beim Blockieren geht zu Lasten von drei oder mehr Eigenschaftsfaktoren bei Normallauf. Bei mit ABS ausgerüsteten Fahrzeugen sind jedoch die oben beschriebenen Reifeneigenschaften beim Blockieren des Rades nicht notwendigerweise erforderlich, und es gibt daher besondere Reifeneigenschaften, die für ABS spezifisch sind.
Eine Hauptaufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Reifen anzugeben, der maximale Antiblockierbremseigenschaften aufweist und auch einen reduzierten Rollwiderstand bei Normal lauf.
Dieses Ziel wird ebenso wie andere Ziele und Vorteile der vorliegenden Erfindung für einen Fachmann aus der nachfolgenden Beschreibung ersichtlich.
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist ein Radialluftreifen für mit einem Antiblockierbremssystem ausgerüstete Fahrzeuge vorgesehen mit einer Lauffläche und einer Seitenwand, der dadurch gekennzeichnet ist, daß die Lauffläche aus einer Kautschukmischung gebildet ist, welche Kautschuk oder Kautschuke nur aus der Gruppe Naturkautschuk, Isoprenkautschuk und Butadienkautschuk enthält, wobei der Laufflächenkautschuk einen tan-delta Spitzenwert bei einer Temperatur (Tp) im Bereich von -60 bis -40ºC einer Viskoelastizitäts (tan-delta)-Temperatur-Verteilungskurve und eine Acetonextraktion von nicht mehr als 22% aufweist.
Geeignete Kautschukmischungen für den Laufflächenkautschuk des Radialluftreifens der vorliegenden Erfindung umfassen beispielsweise Naturkautschuk (NR), Isoprenkautschuk (IR) und Butadienkautschuk (BR), wobei einer oder mehrere von diesen verwendet werden können.
Der erfindungsgemäß verwendete Laufflächenkautschuk kann mit einem normalen Verfahren hergestellt werden, d. h. durch geeignete Auswahl der Kautschukbestandteile, Vernetzungsmittel, Anteile der Vernetzungsmittel und anderer Additive und der Vulkanisierungszeiten.
Normalerweise wird Ruß der Kautschukmischung als Verstärkungsmaterial zugesetzt. Der Ruß hat bevorzugt eine Partikelgröße von 15 bis 35um. Wenn die Partikelgröße kleiner ist als 15 um, sind Wärmeerzeugungseigenschaften und Rollwiderstand verschlechtert. Wenn die Partikelgrößer größer ist als 35 um, sind Haltbarkeit und Griffigkeit verringert.
Der erf indungsgemäße Lauff lächenkautschuk weist eine Viskoelastizitäts-tan-delta-Spitzentemperatur (Tp) von -60 bis -40ºC, bevorzugt -57 bis -43ºC, in einer Viskoelastizitäts(tan-delta)-Temperaturverteilungskurve auf. Die oben genannte Viskoelastizitäts (tan-delta)-Temperatur-Verteilungskurve wird erhalten durch Messen bei einer Frequenz von 10 Hz, einer Ausgangsdehnung von 10%, einer Amplitude von ±0,25% und einer Temperaturanstiegsrate von 2ºC pro Minute, wobei ein Viskoelastizitätsspektrometer (hergestellt von Iwamoto Seisakusho K.K.) verwendet wird. Wenn Tp geringer ist als -60ºC, ist der Naßgriff verschlechtert, und wenn Tp größer ist als -40ºC, ist der Rollwiderstand verschlechtert.
Des weiteren weist der erfindungsgemäße Laufflächenkautschuk eine Acetonextrakion von nicht mehr als 22% auf, bevorzugt nicht mehr als 15%. Die Acetonextrakion (in %) wird wie folgt erhalten. Zunächst wird das Gewicht (W&sub1;) eines feingeschnittenen Laufflächenkautschuks gemessen und der Kautschuk wird mittels eines Acetonlösungsmittels in einem Soxhlet-Extrakor während 15 Stunden extrahiert. Die Probe wird aus dem Extraktor genommen und in einem Ofen bei 60ºC eine Stunde lang getrocknet, und dann wird das Gewicht (W&sub2;) der Probe nach der Extraktion gemessen. Die Acetonextraktion (in %) kann sodann mittels folgender Formel berechnet werden: 100 x (W&sub1; - W&sub2;)/W&sub1;. Wenn die Acetonextraktion 22% übersteigt, ist der Rollwiderstand verschlechtert, was nicht bevorzugt ist.
Der erfindungsgemäße Radialluftreifen kann unter Verwendung des oben genannten Laufflächenkautschuks nach einem herkömmlichen Verfahren hergestellt werden. Der damit erhaltene Radialluftreifen weist allgemein eine maximale Lastannahme von 1.000 kg auf und ist für mit ABS ausgerüstete Fahrzeuge geeignet (beispielsweise Personenkraftwagen, Kombiwagen, etc.).
Wie oben beschrieben, weist ein Radialluftreifen mit dem erfindungsgemäßen Laufflächenkautschuk hohe maximale Antiblockierbremseigenschaften in mit ABS ausgerüsteten Fahrzeugen auf und hat einen geringen Rollwiderstand. Die nachfolgenden Ausführungs- und Vergleichsbeispiele veranschaulichen die vorliegende Erfindung im einzelnen, dürfen aber nicht als Beschränkung verstanden werden. In den Beispielen sind alle Anteil- und Prozentangaben auf das Gewicht bezogen, wenn nicht anders angegeben.

Ausführungsbeispiele 1 bis 4 und Vergleichsbeispiele 1 bis 6

Aus den in Tabelle 1 angegebenen Bestandteilen wurde ein Laufflächenkautschuk bereitet und dann zu einem Reifen geformt.
Des weiteren wurde der Tp-Wert des Laufflächenkautschuks, Aceton, Rollwiderstandsindex und Bremsindex des Radialluftreifens gemessen. Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 wiedergegeben. Tabelle 1 Inhaltsstoffe Ausführungsbeispiel Vergleichsbeispiel Naturkautschuk ISAF-Kohlenstoff Aromatenöl Wachs Antioxidans4) Stearinsäure Zinkweiß Schwefel Vulkanisierbeschleuniger5) Tabelle 1 (Fortsetzung) Ausführungsbeispiel Vergleichsbeispiel Laufflächenkautschuk Tp (tan delta Spitzentemperatur in ºC) Acetonextraktion (in %) Rollwiderstand6) Bremsindex eines ABS-Fahrzeugs7) Bremsindex eines nicht ABS-Fahrzeugs7) Tabelle 1 (Fortsetzung) Inhaltsstoffe Vergleichsbeispiel Naturkautschuk ISAF-Kohlenstoff Aromatenöl Wachs Antioxidans4) Stearinsäure Zinkweiß Schwefel Vulkanisierbeschleuniger5) Tabelle 1 (Fortsetzung) Vergleichsbeispiel Laufflächenkautschuk Tp (tan delta Spitzentemperatur in ºC) Acetonextraktion (in %) Rollwiderstand6) Bremsindex eines ABS-Fahrzeugs7) Bremsindex eines nicht ABS-Fahrzeugs7) 1): lösungspolymerisierter SBR mit 30 Gew.-% Styrol und 40 Gew.-% Vinyl 2): lösungspolymerisierter SBR mit 25 Gew.-% Styrol und 40 Gew.-% Vinyl 3): lösungspolymerisierter SBR mit 24 Gew.-% Styrol und 13 Gew.-% Vinyl 4): N,N-Phenyl-p-Phenylendiamin 5): N-Cyclohexyl-2-Benzothiazyl-Sulfenamid 6): Der Rollwiderstand wurde gemessen unter Verwendung eines Prüfgeräts vom Einachstrommeltyp bei einer Geschwindigkeit von 80 km/h, einem Innendruck von 2,0 Kgf/cm² und einer Belastung von 400 kg. Die in Tabelle 1 angegebenen Zahlen sind Indizes, die auf der Grundlage des mit 100 angenommen Wertes des Reifens von Vergleichsbeispiel 1 berechnet wurden. Fortsetzung 7): Um eine Verzögerungsaussage zu erhalten, wurde die Geschwindigkeit eines 2000 cm²-Fahrzeuges oder nicht ABS-Fahrzeuges mit Stahlgürtelreifen (Größe 195/65R15, Innendruck 2,0 Kgf/cm²) von 40 km/h auf 20 km/h reduziert. Die in Tabelle 1 angegebenen Zahlen sind Indizes, die auf der Grundlage des als 100 angenommen Wertes des Reifens von Vergleichsbeispiel 1 berechnet wurden. Die Teststrecken waren Asphaltstraßen.
Wie aus Tabelle 1 klar wird, handelt es sich bei den Ausführungsbeispielen 1 bis 3 um diejenigen, bei denen NR (Naturkautschuk) verwendet und der Kohlenstoff/Öl-Anteil verändert wurde. Bei den Ausführungsbeispielen 1 bis 3 wurden der Rollwiderstand und die Griffeigenschaften (insbesondere ABS-Bremsung) im Vergleich zu dem Vergleichsbeispiel 1 verbessert. Bei Ausführungsbeispiel 4 wurde NR mit NBR verschnitten. Bei der Verwendung im Zusammenhang mit ABS-Bremssystemen wurden die resultierenden Griff-Eigenschaften besonders verbessert.
Vergleichsbeispiel 1 zeigt einen Hochleistungreifen für Personenkraftwagen mit einem bisher bekannten und verwendeten Laufflächenkautschuk. Bei den Vergleichsbeispielen 2 und 3 wurde der Kohlenstoff/Öl-Anteil erhöht. Die Bremseigenschaften wurden verbessert, aber der Rollwiderstand verschlechtert. Vergleichsbeispiel 4 ist ein typischer sogenannter Benzinsparreifen. Der Rollwiderstand ist stark verbessert, aber die Bremseigenschaften sind verschlechtert. Vergleichsbeispiel 5 zeigt eine übliche Mischung für einen Reifen für Kombifahrzeuge. Sowohl Rollwiderstand als auch Bremseigenschaften sind gegenüber Vergleichsbeispiel 1 leicht verschlechtert, während die Haltbarkeit verbessert ist. Bei Vergleichsbeispiel 6 wurde BR verwendet. Der Rollwiderstand ist sehr stark verbessert, aber die Griffeigenschaften sind verschlechtert.

Claims

1. Radialluftreifen für mit einem Anti-Blockierbremssystem ausgestattete Kraftfahrzeuge mit einer Lauffläche und einer Seitenwand, dadurch gekennzeichnet, daß die Lauffläche aus einer Kautschukmischung gebildet ist, welche Kautschuk oder Kautschuke nur aus der Gruppe Naturkautschuk, Isoprenkautschuk und Butadienkautschuk enthält, wobei der Laufflächenkautschuk einen tan-delta- Spitzenwert bei einer Temperatur (Tp) im Bereich von -60 bis -40ºC einer Viskoelastizitäts (tan-delta)-Temperatur-Verteilungskurve und eine Acetonextraktion von nicht mehr als 22% aufweist.

2. Reifen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die tan-delta-Spitzentemperatur Tp im Bereich zwischen -57 bis -43ºC liegt.

3. Reifen nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Acetonextraktion nicht größer ist als 15%.

4. Reifen nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Laufflächenkautschukmischung Ruß mit einer Partikelgröße von 15 bis 35 um enthält.

5. Radialluftreifen nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die maximale Lastannahme nicht größer ist als 1.000 kg.