DE69405804T2

DE69405804T2 - Luftreifen

Info

Publication number: DE69405804T2
Application number: DE69405804T
Authority: DE
Inventors: Masato Komatsuki
Original assignee: Sumitomo Rubber Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Rubber Industries Ltd
Priority date: 1993-04-21
Filing date: 1994-04-21
Publication date: 1998-01-22
Anticipated expiration: 2014-04-22
Also published as: DE69405804D1; JPH06305302A; EP0621143B1; US5551498A; JP3294378B2; EP0621143A1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen pneumatischen Reifen, dessen Gewicht verringert ist, während die Steuerungsstabilität und Niedriggeräuscheigenschaft aufrechterhalten werden.
Um den Laufflächenabschnitt eines Reifen zu verstärken, ist vorgeschlagen worden, einen aus Aramidcorden hergestellten Gürtel zu verwenden. Wenn jedoch nur ein Aramidcordgürtel in dem Laufflächenabschnitt angeordnet ist, kann der Reifen nicht mit ausreichender Steifigkeit versehen werden, da die Aramidcorde im Gegensatz zu ihrem sehr hohen Zugmodul und ihrer Leichtgewichtseigenschaft bei Druckbeanspruchung schwach sind. Demzufolge ist ein Aramidgürtelreifen bei der Steuerungsstabilität einem Stahlgürtelreifen unterlegen.
Ferner neigt, aufgrund der verminderten Laufflächensteifigkeit, Verformung und Vibration des Reifens dazu während der Fahrt aufzutreten, die sich in gesteigertem Reifengeräusch auswirken.
Als eine Gegenmaßnahme für solche verminderte Laufflächensteifigkeit ist vorgeschlagen worden, einen Stahlcordgürtel zusammen mit einem Aramidcordgürtel zu schaffen. In einem solchen Fall wird jedoch die Gürteldicke unausweichlich gesteigert, und das Reifengewicht wird gesteigert.
"REASEARCH DISCLOSURE" Nr. 159, Juli 1977, Seiten 53-54, zeigt einen Weg des Verringerns des Reifengewichts mit Hilfe einer verstärkenden Schicht, die aus Hybridcorden aus Aramid und Stahl hergestellt ist.
Es ist deshalb ein Ziel der vorliegenden Erfindung, einen pneumatischen Reifen zu schaffen, bei dem das Reifengewicht verringert ist, wobei die Laufflächensteifigkeit aufrechterhalten wird.
Gemäß der vorliegenden Erfindung umfaßt ein pneumatischer Reifen ein Paar Wulstkerne, wobei einer in jedem Wulstabschnitt angeordnet ist, eine torodiale Karkasse, die sich zwischen den Wulstabschnitten erstreckt und um das Paar Wulstkerne herum umgeschlagen ist, und einen Gürtel, der radial außerhalb der Karkasse und innerhalb eines Laufflächenabschnitts angeordnet ist, wobei der Gürtel zwei Kreuzlagen umfaßt, jede aus parallelen Hybridcorden aus Aramid und Stahl hergestellt ist, jeder Hybridcord einen Kern und eine äußere Schicht umfaßt, jeder Kern aus ersten Strängen besteht, die in einer ersten Richtung zusammen verdreht sind, die äußere Schicht aus zweiten Strängen besteht, die um den Kern herum in einer zweiten Richtung verdreht sind, die zu der ersten Richtung umgekehrt ist, die ersten Stränge aus einem der zwei Materialien von Aramid und Stahl hergestellt sind, und die zweiten Stränge aus dem anderen Material hergestellt sind, der Stahlstrang aus einem Stahlmonofilament besteht, und der Aramidstrang aus Aramidgarnen besteht, die in einer dritten Richtung zusammen verdreht sind, jeder Aramidgarn aus Aramidfaserfilamenten besteht, die in einer vierten Richtung zusammen verdreht sind, die zu der dritten Richtung umgekehrt ist.
Bevorzugt liegt das Gesamtdenier von allen der Aramidfasern in jedem Hybridcord in dem Bereich von 800 bis 4000 Denier, und der Durchmesser des oder jedes Stahlfilaments liegt in dem Bereich von 0,17 bis 0,38 mm.
Demzufolge wird, wenn der Hybridcord einer Druckkraft ausgesetzt wird, die Kraft mit dem Stahlstrang geteilt, und die Laufflächensteifigkeit und Cordfestigkeit in der Richtung der Druckkraft werden verbessert.
Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden nun im Detail in Verbindung mit den begleitenden Zeichnungen beschrieben, in denen: -
Fig. 1 eine Querschnittsansicht eines Reifens gemäß der vorliegenden Erfindung ist;
Fig. 2 eine perspektivische Teilansicht der Gürtellage von Fig. 1 ist;
Fig. 3 eine perspektivische Ansicht ist, die ein Beispiel des Gürtelcords zeigt;
Fig. 4 eine Querschnittsansicht davon ist; und
Fig. 5 und 6 Querschnittsansichten sind, wobei jede ein anderes Beispiel für den Gürtelcord zeigt.
In Fig. 1 bis Fig. 2 umfaßt der pneumatische Reifen 1 einen Laufflächenabschnitt 2, ein Paar axial beabstandeter Wulstabschnitte 4, ein Paar Seitenwandabschnitte 3, die sich zwischen Laufflächenrändern und den Wulstabschnitten 4 erstrekken, ein Paar Wulstkerne 5, wobei einer in jedem Wulstabschnitt 4 angeordnet ist, eine Karkasse 6, die sich zwischen den Wulstabschnitten 4 erstreckt, und einen Gürtel 7, der radial außerhalb der Karkasse 6 und innerhalb einer Gummilauffläche angeordnet ist.
Die Karkasse 6 umfaßt mindestens eine radiale oder semiradiale Karkassenlage aus radial angeordneten Corden, die sich zwischen den Wulstabschnitten 4 durch die Seitenwandabschnitte 3 und den Laufflächenabschnitt 2 erstreckt und um die Wulstkerne 5 herum von dem axial Inneren zu dem Äußeren davon umgeschlagen ist, um zwei Umschlagsabschnitte und einen Hauptabschnitt dazwischen zu bilden.
Bei dieser Ausführungsform besteht die Karkasse 6 aus einer einzelnen Lage aus organischen Fasercorden, z.B. Nylon, Polyester, Rayon, Aramid oder dergleichen, die unter einem Winkel von 70 bis 90 Grad bezüglich des Reifenäquators C angeordnet sind.
Zwischen dem Karkassenhauptabschnitt und jedem Umschlagsabschnitt ist eine Kemreiter 8 angeordnet. Der Kemreiter 8, der sich radial nach außen erstreckt und sich von dem Wulstkern 5 verjüngt, ist aus Hartgummi hergestellt.
Der Gürtel 7 umfaßt zwei überkreuzte Gürtellagen 7A und 7B aus parallelen, mit Überzugsgummi 12 überzogenen Corden 11, obwohl mehr als zwei solcher Lagen verwendet werden können.
Jeder der Gürtelcorde 11 ist ein Hybridcord, der aus mindestens einem Aramidstrang 13 und mindestens einem Stahlstrang 14 zusammengesetzt ist. (siehe Fig. 3).
Der oder jeder Stahlstrang 14 besteht aus einem Stahlmonofilament, das einen Durchmesser in dem Bereich von 0,17 bis 0,35 Millimeter aufweist.
Der oder jeder Aramidstrang 13 ist aus einem oder mehr Garnen 15 zusammengesetzt. Der Garn ist ein Bündel von Aramidfaserfilamenten, die zusammen verdreht sind.
Die Gesamtdenieranzahl von allen der Aramidfaserfilamente in einem Cord liegt in dem Bereich von 800 bis 4000.
Wenn der Durchmesser des Stahlfilaments 14 geringer als 0,17 mm ist, wird die Festigkeit des Gürtelcords zu klein und die Laufflächensteifigkeit wird unzureichend, was die Steuerungsstabilität verschlechtert. Wenn der Durchmesser mehr als 0,35 mm beträgt, wird der Durchmesser der Gürtelcords groß, und das Reifengewicht wird gesteigert, um die Steuerungsstabilität und Laufkomfort zu verschlechtern.
Wenn die Gesamtdenieranzahl geringer als 800 ist, wird die Gürtelsteifigkeit vermindert und die Steuerungsstabilität verschlechtert. Außerdem neigt das Reifengeräusch dazu anzusteigen. Wenn die Gesamtdenieranzahl mehr als 4000 beträgt, wird der Durchmesser des Gürtelcords groß, und die sich ergebende Gürtellage wird zu dick. Demzufolge ist das Reifengewicht gesteigert. Ferner neigt die Laufflächensteifigkeit dazu übermäßig gesteigert zu sein, was die Steuerungsstabilität verschlechtert.
Ferner wird die Verdrehungsteilung TWP davon bevorzugt in dem Bereich von 9,5 bis 16 mm festgesetzt, wenn eine Vielzahl von Stahlsträngen 14 verwendet wird.
Andererseits wird die Verdrehungsanzahl TWN für den Aramidstrang (die Aramidstränge) 13 bevorzugt in dem Bereich von 10 bis 50 Windungen/10cm festgesetzt.
Bei diesem Ausführungsformreifen ist der Cord 11 aus einer Vielzahl von Aramidsträngen 13 und einer Vielzahl von Stahlsträngen 14 zusammengesetzt.
In jeder Gürtellage liegt die Zahl der Gürtelcorde 11 bevorzugt in dem Bereich von 30 bis 40 Enden/5cm.
Andererseits weisen organische Fasern normalerweise zurückgehaltene Feuchtigkeit oder Feuchte auf. Demzufolge neigen die Stahifilamente, die mit solchen organischen Fasern verdreht sind, dazu verrostet zu sein, selbst wenn sie in Gummi eingebettet sind. Um solchen Rost zu verhindern, wird jedes Aramidfaserfilament bevorzugt harzüberzogen, beispielsweise dadurch, daß das Filament zuerst in Epoxidharz und dann in Resorcin-Formaldehyd-Latex getaucht wird. Aufgrund der Harzschicht wird eine Übertragung von Feuchtigkeit oder Feuchte von dem Aramidstrang zu dem Stahlstrang behindert. Zusätzlich wird die Steifigkeit des Aramidstrangs gesteigert, um die Steuerungsstabilität weiter zu verbessern und das Geräusch zu verringern.
Fig. 3 und 4 zeigen ein Beispiel für den Gürtelcord 11. Bei diesem Beispiel besteht der Gürtelcord 11 aus einem Kern 21, der aus zwei Aramidsträngen 13 besteht, die zusammen verdreht sind, und einer äußeren Schicht 22 oder "Umhüllung", die aus sechs Stahisträngen 14 oder Filamenten besteht, die den Kern 21 umgeben, wodurch der Cord einen sogenannten "2+6"-Aufbau aufweist. Es sollte berücksichtigt werden, daß die Anzahl von Aramidsträngen "m" mehr als zwei oder die Anzahl von Stahlsträngen 14 mehr oder weniger als sechs betragen kann.
Bei diesem Beispielcord besteht jeder der Aramidstränge 13 aus zwei Garnen 15, die zusammen verdreht sind.
Die Anzahl von Aramidfaserfilamenten in jedem Garn liegt in dem Bereich von 150 bis 250, und die Gesamtdenieranzahl in jedem Strang liegt in dem Bereich von 400 bis 2000.
Die Aramidfaserfilamente werden erstens beispielsweise in der Z-Richtung verdreht, um jeden Garn 15 zu bilden, und zwei Garne 15 werden zweitens in der umgekehrten S-Richtung zusammen verdreht, um einen Strang 13 zu bilden. Zuletzt werden zwei Stränge 13 drittens in der Z-Richtung verdreht, um einen Kern 21 zu bilden. Dann werden die sechs Stahlstränge 14 viertens um den Kern 21 herum in der S-Richtung verdreht. Die Richtungen der ersten bis vierten Verdrehungen können darüber hinaus umgekehrt werden.
Wie oben erwähnt ist, liegt die Anzahl TWN von jeder der ersten bis dritten Verdrehungen in dem Bereich von 10 bis 50 Windungen/10cm (bei diesem Beispiel 35 Windungen/10cm) . Die Verdrehungsteilung TWP für die Stahlstränge 14 liegt in dem Bereich von 9,5 bis 16 mm.
Fig. 5 zeigt ein anderes Beispiel für den Gürtelcord. Bei diesem Beispiel besteht der Cord 11a aus einem Kern 21A, der aus drei Stahlsträngen 14 besteht, und einer äußeren Schicht 22A, die aus vier Aramidsträngen 13 besteht, die den Kern 21A umgeben, wodurch der Cord 1A einen "3+4"-Aufbau aufweist.
Bei diesem Beispielcord besteht jeder der Aramidstränge 13 aus einem einzelnen Garn.
Die Stahlstränge 14 werden erstens beispielsweise in der Z- Richtung verdreht, um den Kern 21A zu bilden. Andererseits werden die Aramidfaserfilamente zweitens in der Z-Richtung verdreht, um jeden Strang 13 zu bilden, und dann werden vier Aramidstränge 13 drittens um den Kern 21A herum in der 5- Richtung verdreht.
Die Verdrehungsteilung TWP der ersten Verdrehung für die Stahistränge 14 liegt in dem Bereich von 9,5 bis 16 mm. Die Anzahl TWN von jeder der zweiten bis dritten Verdrehungen liegt in dem Bereich von 10 bis 50 Windungen/10cm.
Fig. 6 zeigt noch ein anderes Gürtelcordbeispiel. Bei diesem Beispiel besteht der Cord 11b aus zwei Aramidsträngen 13 und drei Stahlsträngen 14, die zusammen verdreht sind, um einen "1X5"-Aufbau zu schaffen.
Bei diesem Beispiel besteht jeder der Aramidstränge 13 aus drei Garnen 15, die zusammen verdreht sind.
Die Aramidfaserfilamente werden erstens beispielsweise in der Z-Richtung verdreht, um einen Garn 15 zu bilden, und drei solcher Garne 15 werden zweitens in der umgekehrten 5- Richtung verdreht, um einen Strang 13 zu bilden. Dann werden zwei Aramidstränge 13 und drei Stahlstränge 14 zusammen in der Z-Richtung in einen Cord verdreht.
Die Anzahl TWN von jeder der ersten bis zweiten Verdrehungen liegt in dem Bereich von 10 bis 50 Windungen/10cm. Die Verdrehungsteilung TWP der dritten Verdrehung für die Stahlstränge 14 und auch den Aramidstrang 13 liegt in dem Bereich von 9,5 bis 16 mm.
Testreifen der Größe 195/70R14 wurden hergestellt, wobei jeder den gleichen Reifenaufbau aufweist, wie in Fig. 1 gezeigt ist, und auf die folgenden Leistungsfähigkeitsfaktoren getestet. Die Cordspezifikationen und die Testergebnisse sind in Tabelle 1 gezeigt.

1) Steuerungsstabilität und Laufkomfort

Durch Fahren eines Testfahrzeugs auf einer Teststrecke wurden die Steuerungsstabilität und der Laufkomfort der Testreifen durch einen Testfahrer in fünf Stufen bewertet, worin die Stufe für den Referenzreifen 1 drei ist, und je größer der Wert, desto besser die Leistungsfähigkeit.

2) Reifengeräusch

Durch Fahren eines Testfahrzeugs bei einer Fahr- (Leerlauf-) Geschwindigkeit von 60 km/h wurde der maximale Geräuschschallpegel gemäß dem "Test Procedure for Tyre Noise" gemessen, das in JASO-C606 spezifiziert ist. Die Ergebnisse werden durch einen Index angezeigt, der auf dem Referenzreifen 1 basiert, wobei der bei 100 festgesetzt ist. Je größer der Index, desto besser oder kleiner das Reifengeräusch.
Überall in den Tests wurde bestätigt, daß bei den Beispielreifen, im besonderen Beispielreifen 2, daß das Reifengewicht wirksam verringert werden konnte, während die anderen Leistungsfähigkeitsfaktoren bei guten Pegeln aufrechterhalten wurden. Tabelle 1
*1) A = Aramid, S = Stahl

Claims

1. Pneumatischer Reifen umfassend ein Paar Wulstkerne (5), wobei einer in jedem Wulstabschnitt (4) angeordnet ist, eine torodiale Karkasse (6), die sich zwischen den Wulstabschnitten (4) erstreckt und um das Paar Wulstkerne (5) herum umgeschlagen ist, und einen Gürtel (7), der radial außerhalb der Karkasse (6) und innerhalb eines Laufflächenabschnitts (2) angeordnet ist, wobei der Gürtel zwei Kreuzlagen (7A, 7B) umfaßt, jede aus parallelen Hybridcorden (11) aus Aramid und Stahl hergestellt ist, jeder Hybridcord (11) einen Kern (21, 21A) und eine äußere Schicht (22, 22A) umfaßt, jeder Kern (21, 21A) aus ersten Strängen (13, 14) besteht, die in einer ersten Richtung zusammen verdreht sind, die äußere Schicht (22, 22A) aus zweiten Strängen (13, 14) besteht, die um den Kern (21, 21A) herum in einer zweiten Richtung verdreht sind, die zu der ersten Richtung umgekehrt ist, die ersten Stränge (13, 14) aus einem der zwei Materialien von Aramid und Stahl hergestellt sind, und die zweiten Stränge (13, 14) aus dem anderen Material hergestellt sind, der Stahlstrang (14) aus einem Stahlmonofilament besteht, und der Aramidstrang (13) aus Aramidgarnen (15) besteht, die in einer dritten Richtung zusammen verdreht sind, jeder Aramidgarn (15) aus Aramidfaserfilamenten besteht, die in einer vierten Richtung zusammen verdreht sind, die zu der dritten Richtung umgekehrt ist.

2. Pneumatischer Reifen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet daß der Cord (21) aus den Aramidsträngen (13) besteht, die in der ersten Richtung verdreht sind, jeder Aramidstrang (13) aus Aramidgarnen (15) besteht, die in der zweiten Richtung verdreht sind, jeder Aramidgarn (15) aus Aramidfaserfilamenten besteht, die in der ersten Richtung verdreht sind, und die äußere Schicht (22) aus den Stahlsträngen (14) besteht, die um den Kern (21) herum in der zweiten Richtung verdreht sind.

3. Pneumatischer Reifen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kern (21A) aus den Stahlsträngen (14) besteht, die in der ersten Richtung verdreht sind, und die äußere Schicht (22A) aus den Aramidsträngen (13) besteht, die um den Kern (21A) herum in der zweiten Richtung verdreht sind, wobei jeder Aramidstrang (13) aus Aramidfaserfilamenten besteht, die in der ersten Richtung verdreht sind.

4. Pneumatischer Reifen nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet daß die Gesamtdenieranzahl von allen der Aramidfaserfilamente in jedem Cord (11) in dem Bereich von 800 bis 4000 Denier liegt.

5. Pneumatischer Reifen nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet daß der Durchmesser des Stahlmonofilaments in dem Bereich von 0,17 bis 0,38 mm liegt.

6. Pneumatischer Reifen nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet daß die Aramidfaserfilamente mit einem wasserdichtmachenden Harz überzogen sind.

7. Pneumatischer Reifen nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet daß die Vielzahl von Stahlsträngen (14) eine Verdrehungsteilung in dem Bereich von 9,5 bis 16 mm aufweist, und die Vielzahl von Aramidsträngen (13) eine Verdrehungsanzahl in dem Bereich von 10 bis 50 Windungen/10cm aufweist.