DE69819222T2

DE69819222T2 - Luftreifen

Info

Publication number: DE69819222T2
Application number: DE69819222T
Authority: DE
Inventors: Masato Takasago-shi Komatsuki; Shinichi Kobe-shi Miyazaki
Original assignee: Sumitomo Rubber Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Rubber Industries Ltd
Priority date: 1997-02-25
Filing date: 1998-02-24
Publication date: 2004-04-22
Anticipated expiration: 2018-02-25
Also published as: EP0860302A3; EP0860302B1; DE69819222D1; EP0860302A2; US6089295A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Luftreifen, dessen Karkasse aus Korden hergestellt ist, die spezielle viskoelastische Merkmale aufweisen, um eine verbesserte Fahrleistung bereitzustellen.
Luftreifen für Personenkraftwagen, Motorräder und dergleichen sind gewöhnlich mit einer Karkasse versehen, die aus organischen Faserkorden wie etwa Nylon, Polyester, Rayon und dergleichen hergestellt ist, wegen ihrer leichtgewichtigen Beschaffenheit und um guten Fahrkomfort zu geben.
In Bezug auf den Zug-Elastizitätsmodul und die Maßhaltigkeit gegenüber dem Erhitzen während der Reifenvulkanisation sind Rayonkorde den anderen überlegen. Deshalb werden weitverbreitet Rayonkorde als Karkasskorde verwendet, speziell für Motorradreifen, für welche Stabilität während der Fahrt extrem wichtig ist. Rayon-Material weist jedoch Probleme mit seiner hohen wasseranziehenden Beschaffenheit und dem Kondensat auf. Ferner verlangen neueste Hochleistungsmaschinen eine immer stärker verbesserte Fahrleistung von dem Reifen.
Es ist deshalb eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Luftreifen bereitzustellen, bei dem die Fahrleistung verbessert ist, um besser zu sein als herkömmliche Rayon-Reifenkorde, ohne die unangenehmen Probleme der hohen wasseranziehenden Eigenschaften und des Kondensats.
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst ein Luftreifen einen Laufstreifenabschnitt, ein Paar Seitenwandabschnitte, ein Paar Wulstabschnitte und eine Karkasslage, die aus Korden hergestellt ist, die sich zwischen den Wulstabschnitten erstreckt, wobei jeder der Kar kasskorde einen komplexen Elastizitätsmodul E* (kgf) und einen Verlustfaktor tanδ aufweist, die bei einer Temperatur von 120 Grad C die folgenden Bedingungen erfüllen: tanδ > 0 tanδ ≤ 0,001 × E* – 0,173 tanδ ≤ –0,0003 × E* + 0,174 E* ≤ 340.
Bevorzugt sind die Korde Aramidkorde, deren Feinheit weniger als 1100 dtex/2 beträgt.
Eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird nun im Detail, lediglich beispielhaft, in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen beschrieben, in welchen:
1 eine Querschnittsansicht einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist; und
2 eine Grafik ist, die eine Korrelation der viskoelastischen Eigenschaften von Karkasskorden und der Fahrleistung des Reifens zeigt.
Der Luftreifen gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst einen Laufstreifenabschnitt 2, ein Paar Seitenwandabschnitte 3, ein Paar Wulstabschnitte 4 mit jeweils einem Wulstkern 5 darin und eine Karkasse 6, die sich zwischen den Wulstabschnitten 4 erstreckt.
Der Reifen ist ein Motorradreifen, dessen Laufstreifen 2 durchgehend von einer Kante E zur anderen gekrümmt ist, so dass die maximale Querschnittsbreite TW des Reifens zwischen den Laufstreifenkanten E liegt. In diesem Beispiel weist der Laufstreifen 2 auch im Wesentlichen einen einzigen Krümmungsradius auf.
Die Karkasse 6 ist aus mindestens einer Lage 6A von Korden zusammengesetzt, die radial unter einem Winkel von 75 bis 90 Grad zum Reifenäquator C angeordnet sind. In diesem Beispiel ist die Karkasse 6 aus einer einzelnen Lage 6A zusammengesetzt. Auf der radial äußeren Seite der Karkasse 6 ist ein Endlosgürtel 7 angeordnet, welcher aus mindestens einem Kord hergestellt ist, der spiralförmig im Wesentlichen parallel zum Reifenäquator C gewickelt ist.
Gemäß der vorliegenden Erfindung weist jeder Karkasskord einen komplexen Elastizitätsmodul E* (kgf/Kord) und einen Verlustfaktor tanδ auf, die bei einer Temperatur von 120 Grad C die folgenden Bedingungen (1)–(4) erfüllen:

(1) tan δ > 0
(2) tan δ ≤ 0,001 × E* – 0,173
(3) tan δ ≤ –0,0003 × E* + 0,174
(4) E* ≤ 340.

Es wurde geglaubt, dass die viskoelastische Beschaffenheit von Karkasskorden die Reifenleistung beeinflusst, da die Karkasskorde, die in den Reifen eingebettet sind, während des Fahrens periodisch einer Zugspannung unterworfen sind. Die Erfinder untersuchten verschiedene Reifenkorde auf viskoelastische Eigenschaften, und verschiedene Testreifen, die jene Korde als Karkasskorde aufweisen, wurden auf ihre Fahrleistung untersucht. Es wurde die Beziehung zwischen der viskoelastischen Beschaffenheit und der Fahrleistung untersucht. Als Ergebnis entdeckten die Erfinder überraschend, dass zwischen diesen bei einer besonderen Temperatur von 120 Grad C eine enge Beziehung besteht. Für die viskoe lastischen Eigenschaften wurde der komplexe Elastizitätsmodul E* (kgf/Kord) und der Verlustfaktor tanδ im Temperaturbereich von 10 bis 150 Grad C unter Verwendung eines Viskoelastizitäts-Spektrometers unter den folgenden Bedingungen gemessen:

Anfangsspannung: 450 g/Kord

Frequenz: 10 Hz

Dynamische Verzerrung: plus/minus 0,03%

Geschwindigkeit der Temperaturerhöhung: 2 Grad C/Minute
Die Ergebnisse sind in 2 gezeigt, wobei die als kleine weiße Kreise dargestellten Korde Nr. 1–10 als Reifenkorde verwendet wurden, die als schwarze Punkte dargestellten Korde Nr. 11–14 jedoch nicht verwendet wurden. Die Spezifikationen derselben waren wie folgt.
Vor der Erfindung wurde geglaubt, das die Fahrleistung eines Reifens durch Erhöhen des komplexen Elastizitätsmoduls E* der Karkasskorde verbessert werden könnte. Als das Ergebnis der oben genannten Tests und Studien durch die Erfinder wurde jedoch entdeckt, dass auch der Verlustfaktor tanδ der Karkasskorde einen großen Einfluss auf die Fahrleistung hat. Zum Beispiel wies Kord Nr. 8 (Rayon 1840 dtex/2) einen niedrigeren komplexen Elastizitätsmodul E* aber eine höhere Fahrleistung als der Kord Nr. 9 (Aramid 1670 dtex/2) auf, was die früheren Kenntnisse verwarf. Dieses Ergebnis wurde wie folgt erklärt.
Wenn die Rayonkorde belastet wurden, dehnten sie sich auf Grund ihres verhältnismäßig niedrigen komplexen Elastizitätsmoduls E* leichter als die Aramidkorde, und dann kehrten die Rayonkorde, wenn die Belastung abnahm, wegen ihres geringen Hystereseverlustes leicht in den Originalzustand zurück. Im Gegensatz dazu waren die Aramidkorde auf Grund ihres sehr hohen komplexen Elastizitätsmoduls E* schwer zu dehnen, und es war wegen des hohen Hystereseverlustes auch schwer, sie in den Originalzustand zurückzuversetzen. Die leichte Rücksetzbeschaffenheit von Rayonkorden wird als wirksamer auf die Fahrleistung angesehen als der höhere Dehnungswiderstand von Aramidkorden. Es ist für die Fahrleistung sehr wichtig, dass der Dehnungswiderstand und die Rücksetzkraft der Karkasskorde auf gut ausgeglichene Weise ausgelegt sind.
Von diesen Vorstellungen ausgehend untersuchten und entdeckten die Erfinder, das es für das Verbessern der Fahrleistung notwendig ist, sowohl den komplexen Elastizitätsmodul E* als auch den Verlustfaktor tanδ der Karkasskorde spezifisch in bestimmten Bereichen bei einer spezifischen Temperatur von 120 Grad C zu definieren.
In 2 zeigt der Pfeil eine Richtung (A) an, in welcher bewiesen wurde, dass die Reifenfahrleistung sich verbesserte, wenn die aufgeführten Korde als die Karkasskorde verwendet wurden. Dies zeigte, dass die weiter unten rechts dargestellten Korde im Allgemeinen eine bessere Laufleistung zeigten.
Die oben genannte Bedingung (2) definiert einen Bereich, in welchem eine gute Fahrleistung erzielt wurde, die besser als die des Rayonkords Nr. 8 ist. Das heißt die Ausdehnung in der Richtung (A) ist definiert.
Die oben genannte Bedingung (3) gibt die obere Grenze des Verlustfaktors tanδ vor.
Bedingung (4) gibt die realistische Obergrenze des komplexen Elastizitätsmoduls E* vor.
Der Aramidkord Nr. 10 (1100 dtex/2, letzte & erste Verdrehung = 53 Drehungen/10 cm) wies einen verhältnismäßig hohen Verlustfaktor tanδ auf, obwohl der komplexe Elastizitätsmodul höher war als der des Rayonkords Nr. B. Wenn dieser Aramidkord in einer Karkasse verwendet wurde, neigte die Stabilität des Reifens dazu, sich zu verringern, und eine höhere Fahrleistung als bei den Rayonkorden wurde nicht erzielt.
Die Korde Nr. 11 bis 17 (schwarze Punkte) waren sehr feine Aramidfaserkorde, deren Feinheit weniger als 1100 dtex/2, zum Beispiel 800 dtex/2, 440 dtex/2, 220 dtex/2 und dergleichen, betrug.
Durch die Verwendung solcher sehr feinen Aramidfaserkorde wurde es möglich, viskoelastische Eigenschaften zu erzielen, welche die oben genannten Bedingungen (1) bis (4) erfüllten.
Wenn solche sehr feinen Aramidfasern mit einer hohen Verdrehungszahl zu einem Kord zusammengedreht wurden, war der Elastizitätsmodul verringert, und deshalb wurde es zu schwierig, Bedingung (2) zu erfüllen. Im Gegensatz dazu vergrößerte sich der Verlustfaktor, wenn die Verdrehungszahl zu niedrig war, und es wurde schwierig, Gleichung (3) zu erfüllen.
Zum Beispiel lag die Verdrehungszahl, wenn die Feinheit 800 dtex/2 betrug, bevorzugt im Bereich von 50 bis 75 (Drehungen/10 cm).
Wenn die Feinheit 440 dtex/2 betrug, lag die Verdrehungszahl bevorzugt im Bereich von 53 bis 85.
Wenn die Feinheit 220 dtex/2 betrug, lag die Verdrehungszahl bevorzugt im Bereich von 57 bis 95 (Drehungen/10 cm).
Die erste Verdrehungszahl durch die letzte Verdrehungszahl sind bevorzugt die gleiche.
Im Fall der Aramidfaserkorde mit weniger als 1100 dtex/2, wie oben, ist der Verdrehungskoeffizient T im Bereich von 1,0 bis 2,5, stärker bevorzugt 1,9 bis 2,5 festgelegt. Hier ist der Verdrehungskoeffizient T
wobei
1,44 das spezifische Gewicht von Aramid ist,
D die gesamte dtex-Zahl eines Kordes ist, und
n die Verdrehungszahl (/10 cm) des Kordes ist
Wenn der Verdrehungskoeffizient T weniger als 1,0 betrug, nahm der Widerstand gegen Kordermüdung ab. Wenn der Verdrehungskoeffizient T mehr als 2,5 betrug, wurde es schwierig, die oben genannten Bedingungen (2) und (3) zu erfüllen.
Durch die oben genannte Bedingung (4) ist der komplexe Elastizitätsmodul E* auf einen Bereich von nicht mehr als 340 kgf/Kord begrenzt. Im Fall von Motorradreifen ist der Modul E*, um einen guten Bodenkontakt zu erzielen ohne den Fahrkomfort zu verschlechtern, stärker bevorzugt so festgelegt, dass er nicht mehr als 320 kgf/Kord, noch stärker bevorzugt nicht mehr als 310 kgf/Kord beträgt. Der Verlustfaktor tan
ist im Bereich von 0,035 bis 0,075, stärker bevorzugt 0,045 bis 0,065, noch stärker bevorzugt 0,05 bis 0,06 festgelegt, um sowohl die Handhabung als auch die Reifensteifigkeit zu verbessern.
Durch Verwenden der Aramidkorde können die Probleme mit der hohen Wasser anziehenden Wirkung und dem Kondensat gelöst werden.
Vergleichstests
Es wurden Testreifen (Größe 190/50ZR17) für Motorräder hergestellt. Die Testreifen wiesen abgesehen von der Karkasse alle den gleichen Aufbau auf, wie er in 1 gezeigt ist.
Die Testreifen wurden auf das Hinterrad eines 900 cm³-Motorrades japanischer Herstellung aufgezogen, und die Fahrleistung, wie etwa Handhabung, Stabilität, Bodenkontakt, Steifigkeit und Fahrkomfort wurden nach dem Gefühl des Testfahrers in fünf Ränge eingeteilt.
Ferner wurde ein Haltbarkeitstest unter Verwendung einer Trommeltestvorrichtung durchgeführt. die Testreifen wurden über 13000 km mit einer Geschwindigkeit von 65 km/h unter einer Belastung von 450 kgf und einem Innendruck von 225 KPa laufen gelassen, und dann wurden die Reifen aufgeschnitten und untersucht.
Die Reifenspezifikationen und Testergebnisse sind in Tabelle 2 gezeigt.
Wie oben beschrieben, wurden in den Luftreifen gemäß der vorliegenden Erfindung, da die Karkasse aus neuartigen Korden hergestellt ist, die die speziellen Bedingungen erfüllen, die Fahrleistung und die Haltbarkeit im Vergleich zu Reifen, deren Karkasse aus herkömmlichen Korden wie etwa Rayonkorden hergestellt war, weiter verbessert.

Claims

Luftreifen mit einem Laufstreifenabschnitt (2), einem Paar Seitenwandabschnitten (3), einem Paar Wulstabschnitten (4) und einer Karkasslage (6), die aus Korden hergestellt ist, die sich zwischen den Wulstabschnitten erstrecken, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Kord einen komplexen Elastizitätsmodul E*(kgf) und einen Verlustfaktor tanδ aufweist, die bei einer Temperatur von 120°C die folgenden Bedingungen erfüllen: tanδ > 0 tanδ ≤ 0,001 × E* – 0,173 tanδ ≤ –0,0003 × E* + 0,174 E* ≤ 340.
Luftreifen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Korde Aramidfaserkorde sind.
Luftreifen nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Korde eine Feinheit von weniger als 1100 dtex/2 aufweisen.
Luftreifen nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Korde eine Feinheit aufweisen, die größer als 200 dtex/s aber kleiner als 1100 dtex/2 ist.
Luftreifen nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Verdrehungskoeffizient
der Korde im Bereich von 1,0 bis 2,5 liegt, wobei 1,44 das spezifische Gewicht von Aramid ist, D die gesamte dtex-Zahl eines Kords ist und n die erste und letzte Verdrehungszahl (/10 cm) des Kords ist.