DE69833169T2

DE69833169T2 - Luftreifen für PKW

Info

Publication number: DE69833169T2
Application number: DE69833169T
Authority: DE
Inventors: Bridgestone Corporation Oshima Kazuo; Bridgestone Corporation Sasaki Kozo; Bridgestone Corporation Nishikawa Tomohisa; Bridgestone Corporation Kobayashi Kazuomi; Bridgestone Corporation Matsuo Kenji
Original assignee: Bridgestone Corp
Current assignee: Bridgestone Corp
Priority date: 1997-11-17
Filing date: 1998-11-17
Publication date: 2006-07-13
Anticipated expiration: 2018-11-18
Also published as: US6186205B1; EP0916521B1; EP0916521A2; ES2255136T3; EP0916521A3; DE69833169D1

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Luftreifen und insbesondere auf einen radialen Luftreifen für Personenkraftwagen, der einen hervorragenden Fahrkomfort und Ruckgleitfestigkeit aufweist und in der Lage ist, im Zustand einer Reifenpanne gut zu laufen, selbst wenn der Innendruck verringert ist.
Im Fall eines relativ kleinen radialen Reifens, wie z.B. eines Radialreifens für Personenkraftwagen, werden im Allgemeinen organische Fasern wie z.B. Polyester, Viskose und Ähnliches für ein Karkassenlagenmaterial verwendet und Stahlkorde werden für den Gürtelabschnitt verwendet. Da bei einem Reifen für Personenkraftwagen ein geeigneter Laufkomfort (Fahrkomfort) erforderlich ist, werden Stahlkorde, die für das Karkassenlagenmaterial von LKW- und Busreifen verwendet werden, nicht häufig als Verstärkungsmaterial der Karkassenlagen für Reifen von Personenkraftwagen verwendet.
Jedoch ist es in den letzten Jahren vorgeschlagen worden, dass die Stahlkorde für die Karkassenlage eines Radialreifens einer relativ kompakten Größe verwendet werden.
Zum Beispiel wird in der japanischen Patentanmeldung 62-137202 ein Stahlkord mit einem Einzelschichtaufbau und einem Korddurchmesser von 0,15 bis 0,25 mm beschrieben. Jedoch bleibt in diesem Beispiel die Verbesserung beim Laufkomfort immer noch ungelöst, und da ein Phänomen des Ruckgleites (ein Phänomen, bei welchem die Greifkraft eines Reifens sich plötzlich verringert, wenn der Winkel des Lenkrads beim plötzlichen Drehen des Lenkrads während des Fahrens einen bestimmten Grenzwert erreicht, wodurch ein seitliches Rutschen verursacht wird) beobachtet wird, obwohl eine sogenannte „(Lenk-)Stabilität" während des normalen Betriebs verbessert wird, bleiben im praktischen Einsatz immer noch größere Probleme bestehen.
Weiter wird in der japanischen Patentanmeldung 63-265704 eine Stahlkordlage beschrieben, bei welcher die Biegesteifigkeit verringert wird, indem die Anzahl der Kordstränge auf 2 bis 4 festgelegt wird und der Durchmesser der Stränge auf 0,15 bis 0,21 mm festgelegt wird. Jedoch ist die Zugbelastung bei einer bestimmten Ausdehnung (im Folgenden oft als Elastizitätsmodul bezeichnet) hoch, Kompressionsermüdungsprobleme wurden nicht gelöst und die Ruckgleitfestigkeit wird geringfügig verbessert, bleibt jedoch weit hinter dem von organischen Fasern erzielten Niveau zurück.
Des Weiteren wird in der japanischen Patentanmeldung 4/257384 eine Kordstruktur vorgeschlagen, die die offenen Charakteristiken eines 1 × 3-Aufbaus sicherstellt; jedoch wird selbst in diesem Fall ein dem von organischen Fasern erreichten Niveau vergleichbarer Fahrkomfort nicht zuverlässig sichergestellt und die Leistungen bei der Ruckgleitfestigkeit bleiben weit hinter dem Niveau von organischen Fasern zurück.
Weiter wird in der WO 97/14566 vorgeschlagen, dass ein Stahlkord, dessen Festigkeit verbessert wurde, für die Korde der Lage verwendet wird. Jedoch wird in diesem Fall der Biegesteifigkeit oder der Kompressionssteifigkeit des Kords keine Beachtung geschenkt, obwohl das Gewicht des Kords aufgrund der Verwendung eines hochfesten Stahlmaterials geringfügig verringert wurde, und daher ist es wahrscheinlich, dass die oben genannten Ruckgleitfestigkeit weiterhin ein großes Problem bleibt. Zusätzlich bleibt die Kordermüdung ein größeres Problem in Hinsicht auf eine Sicherheitsgarantie.
Zusätzlich wird in der japanischen Patentanmeldung 59-221708 eine sogenannte Stranglagen-Kordkonstruktion vorgeschlagen, die Stränge mit jeweils einem Strangdurchmesser von 0,08 bis 0,16 mm verwendet, und in der japanischen Patentanmeldung 1-30803 wird ein 1 + (1 × n)-Aufbau vorgeschlagen, und in der japanischen Patentanmeldung 58/-21703 wird eine 3 × 3-Strangkonstruktion oder Ähnliches vorgeschlagen. Jedoch überwinden die von diesen Konstruktionen erzielten Verbesserungen die oben beschriebenen Nachteile des Stahl-Lagenkords bei weitem nicht.
Wenn ein Stahlkord für die Karkassenlage verwendet wird, wird die Griffkraft des Reifens aus den folgenden Gründen verringert. Im Allgemeinen, wenn ein organischer Kord als der Kord der Karkassenlage verwendet wird, und wenn eine große torsionale Verformung im Reifen erzeugt wird, erfährt die Gürtelschicht eine sogenannte Ausrichtungsverformung und absorbiert die Verformung, indem sie die Winkel der Verstärkungskorde einer Gürtelschicht (im Folgenden wird der Verstärkungskord häufig als Gürtelkord bezeichnet) ändert. Wenn jedoch der Kord der Karkassenlage aus Stahl hergestellt wird, wird die Ausrichtungsverformung des Gürtels beschränkt, da alle von den zwei Gürtelkorde und einem Karkassenlagenkord gebildeten Seiten eines Dreiecks Stahlkorde sind, die fast keine Kompression erfahren. D.h., dass die torsionale Verformung des Reifens nicht länger voll von der Verformung des Gürtelabschnitts absorbiert werden kann, wodurch die Reifenlauffläche sich unausweichlich von der Straßenoberfläche entfernt. Als Ergebnis verliert die Reifenlauffläche ihren Griff auf der Straßenoberfläche.
Wenn dementsprechend das Lenkrad um mehr als einen gewissen Lenkwinkel gedreht wird, kann der Reifen der von einem solchen weiten Lenkwinkel verursachten Verformung nicht standhalten und der Kord der Lage knickt plötzlich aus und verformt sich, sodass der Griff auf der Straßenoberfläche verloren geht, was ein sogenannten Ruckgleitphänomen verursacht. Dies stellt ein großes Risiko für die Sicherheit des Fahrzeugs dar und verursacht einen Verlust an Lenkstabilität, wenn das Lenkrad plötzlich in einer Notsituation gedreht wird.
Andererseits besteht ein Nachteil bei der organischen Faser (Polyester, Viskose, Nylon oder Ähnliches, wie oben erwähnt), die allgemein als das Verstärkungsmaterial (ein Lagenkord) einer Karkassenlage für einen Reifen kompakter Größe mit einem relativ niedrigen Innendruck verwendet wird, darin, dass sie ein geringes Elastizitätsmodul aufweist (d.h. eine geringe Zugbelastung bei einer bestimmten Ausdehnung). Solche Reifen mit einem relativ geringen Innendruck werden allgemein für Personenkraftwagen oder leichte Lastkraftwagen oder Ähnliches verwendet. In dem Fall von Polyester, da das Elastizitätsmodul unter den hohen Temperaturen bei der Reifenvulkanisation verringert wird, ist nach dem Reifenvulkanisationsprozess ein sogenanntes Nachvulkanisations-Aufblasen (im Folgenden als PCI, „post cure inflation", bezeichnet) erforderlich, und daher wird die Produktivität des Reifens verschlechtert. Weiter gibt es einige Bedenken hinsichtlich der Bindung zwischen dem Kord und der Matrixgummimischung und hinsichtlich der Verringerung des Elastizitätsmoduls des Kords aufgrund der bei hoher Geschwindigkeit erzeugten Wärme, sodass die Längsstabilität und die Haltbarkeit des Reifens verschlechtert werden kann.
In dem Fall von Viskose muss in Betracht gezogen werden, dass die PCI nicht benötigt wird, da das Elastizitätsmodul bei hohen Temperaturen nicht so stark gesenkt wird. Da jedoch für das Rohmaterial Faserstoff (Viskosezellstoff) verwendet wird, besteht ein Verlangen danach, das Rohmaterial mit etwas anderem zu ersetzen. Da weiter Schwefelsäure in dem betreffenden Herstellungsprozess verwendet wird, könnte es auch das Problem der Umweltverschmutzung geben.
Hinsichtlich Nylon schließlich, da Nylon in Bezug auf das Elastizitätsmodul im Vergleich zu Polyester und Viskose (Viskose) weit zurückliegt, besteht der Nachteil, dass die Steuerstabilität schlecht ist, obwohl es einen relativ guten Fahrkomfort bietet. Zusätzlich ist die PCI auch im Fall von Nylon unerlässlich.
Weiter erfordern organische Fasern dieser Art eine Bindungsbehandlung (im Folgenden als Eintauchbehandlung bezeichnet), um die Adhäsion an der Matrixgummimischung zu erhalten.
Außerdem verursachen organische Fasern ein Problem, wenn sie für einen im Zustand der Reifenpanne lauffähigen Reifen verwendet werden, die in den letzten Jahren entwickelt wurden und so strukturiert sind, dass ein sicheres Fahren sichergestellt werden kann, selbst wenn der Reifen durchstochen ist.
Wenn ein bei Reifenpanne lauffähiger Reifen verwendet wird, ist der Benutzer in der Lage, das Fahrzeug sicher an eine Stelle zu bewegen, wo der Reifen gewechselt werden kann, selbst wenn der Reifen durchstochen ist, und da es nicht notwendig ist einen herkömmlichen Ersatzreifen im Fahrzeug unterzubringen, können vom Blickpunkt des Fahrzeugherstellers her Vorzüge wie mehr Raum im Fahrzeug, verringertes Fahrzeuggewicht und Ähnliches erhalten werden.
In dem Fall eines bei Reifenpanne lauffähigen Reifens jedoch muss dieser eine beträchtliche Menge an Verdrehung und Verformung erfahren, da der Reifen in einem Zustand läuft, in welchem der Innendruck des Reifens geringer ist. Daher ist ein hoher Grad an Wärmebeständigkeit vom Reifen gefordert, sodass er ernste Probleme wie das Schmelzen des Gummis oder sogar des Kords aufgrund der durch die Verdrehung und Verformung des Reifens erzeugten Hitze überwinden kann.
Um eine solche Hitzebeständigkeit bei einer Temperatur von 200°C und mehr sicherzustellen, muss nicht nur die Wärmeerzeugung des Gummis eingeschränkt werden, sondern es muss auch die Hitzebeständigkeit des Kords und jene der Haftung zwischen der Matrixgummimischung und dem Kord verbessert werden. Bei den allgemein als Reifenkord verwendeten organischen Fasern gab es jedoch den Nachteil, dass die Hitzebeständigkeit des Kords selbst oder jene der Haftung zwischen der Matrixgummimischung und dem Kord unzureichend ist. Wenn ein Stahlkord anstatt der organischen Faser verwendet wird, wird dieser besondere Nachteil verbessert; jedoch stellen sich dann die anderen Nachteile ein, die dem oben genannten Stahlkord inhärent sind.
Zusammenfassend, da der Stahlkord einen höheren Zugelastizitätsmodul und einen höheren Kompressionsmodul aufweist und daher härter als normale organische Fasern ist, werden viele Vorteile, wie z.B. eine Verbesserung der Festigkeit, eine Verbesserung der Hitzebeständigkeit und Ähnliches erzielt, wenn der Stahlkord als Kord der Karkassenlage eines Radialreifens verwendet wird, der einen relativ niedrigen Innendruck und eine relativ kompakte Größe aufweist, wie z.B. ein Reifen für Personenkraftwagen und Ähnliches. Andererseits jedoch werden aufgrund der zu hohen Gürtelsteifheit eine Verringerung des Fahrkomforts, ein Anstieg des Reifengewichts und das Ruckgleitphänomen erzeugt. Diese verursachen große Bedenken hinsichtlich der Sicherheit des Fahrzeugs und könnten die Ursache eines Verlusts der Lenkstabilität sein, wenn das Lenkrad in einer Notsituation plötzlich gedreht wird. Wenn andererseits organische Fasern anstatt des Stahlkords als das Kordmaterial für die Karkassenlage eines kompakten Reifens verwendet werden, gab es Nachteile hinsichtlich der Produktivität des Reifens und Ähnliches.
Die Aufmerksamkeit des Lesers sei auch auf die US-A-4 836 262 gelenkt, die einen Reifen entsprechend des Oberbegriffs des Anspruchs 1 offenbart; und auf die US-A-3 996 020 und die EP-A-045 6437.
Wenn angesichts der oben genannten Tatsachen ein Stahlkord als Kord der Karkassenlage eines Reifens verwendet wird, der in einem Zustand relativ niedrigen Drucks verwendet wird, wie z.B. ein Reifen für einen Personenkraftwagen, ist es dementsprechend notwendig, verschiedene Arten von Problemen zu überwinden, um den besten Nutzen aus den Vorteilen des Stahlkords zu ziehen und die verschiedenen Arten der oben genannten Nachteile zu überwinden.
Um den Fahrkomfort zu verbessern, ist es zuerst notwendig, die Gürtelsteifigkeit, insbesondere die Biegesteifigkeit des Gürtels zu verringern, sodass ein Anstieg der Steifigkeit des Gürtelabschnitts aufgrund des Stahl-Lagenkords beschränkt werden kann. Um des Weiteren das Ruckgleit-Verhalten zu verbessern, ist es notwendig, die Steifigkeit der Reifenlauffläche, d.h. des Gürtelabschnitts, und insbesondere die Biegesteifigkeit zu verringern, sodass die Reifenlauffläche leicht verformt werden kann, um in der Lage zu sein, unter verschiedenen Arten von Bedingungen mit der Straßenoberfläche in Kontakt zu bleiben. Zusammenfassend ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Luftreifen mit hervorragendem Fahrkomfort und Ruckgleitfestigkeit zu entwickeln, während ein hoher Grad an Haltbarkeit und Lenkstabilität beibehalten wird.
Die Erfinder haben dem Stahlkord besondere Aufmerksamkeit geschenkt, um die oben genannten Probleme zu lösen. Als Ergebnis haben sie entdeckt, dass die oben genannte Aufgabe gelöst werden kann, indem z.B. ein bestimmter Stahlkord als Verstärkungsmaterial für mindestens eine Schicht der unten genannten Verstärkungsschichten verwendet wird. Die vorliegende Erfindung wurde auf der Grundlage dieser Entdeckung vollendet.
Der Luftreifen für einen Personenkraftwagen der vorliegenden Erfindung umfasst ein Paar von Wulstabschnitten, einen toridalen Karkassenabschnitt, der sich über beide Wulstabschnitte erstreckt, mindestens zwei Gürtelschichten, die in einem Scheitelabschnitt der Karkasse vorgesehen sind, einen Laufflächenabschnitt, der an einer äußeren peripheren Seite der Gürtelschicht positioniert ist, Seitenwandabschnitte, die an den rechten und linken Seiten des Laufflächenabschnitts vorgesehen sind und einen Stahlkord, der als Verstärkungsmaterial zum Verstärken mindestens einer Verstärkungsschicht, insbesondere mindestens einer Schicht des Karkassenabschnitts und der Gürtelschicht dient.
Eine nach unten gewandte Karkasse kann weiter bevorzugt außerhalb der nach oben gewandten Karkasse angeordnet werden.
Die Verstärkungsschicht, die durch den spezifischen Stahlkord verstärkt wird, umfasst den spezifischen Stahlkord und eine Matrixgummimischung, und beinhaltet Karkassenschicht, Gürtelschicht und wahlweise Gürtelverstärkungsschicht, und genauer gesagt mindestens eine Schicht entweder des Gürtelabschnitts oder des Karkassenabschnitts wird von diesem Stahlkord verstärkt. Besonders bevorzugt wird der Stahlkord für mindestens eine Schicht des Karkassenabschnitts verwendet.
Es ist erwünscht, dass der Luftreifen für Personenkraftwagen der vorliegenden Erfindung durch ein Verfahren erhalten wird, das keinen Nachvulkanisations-Aufblasvorgang während des Reifenherstellungsprozesses umfasst.
Entsprechend der vorliegenden Erfindung wird ein spezifischer Stahlkord als Verstärkungskord mindestens einer Schicht des Karkassenabschnitts (im Folgenden oft als Kordlage bezeichnet) und der Gürtelschicht verwendet.
Insbesondere wird entsprechend der vorliegenden Erfindung mindestens eine Schicht des Karkassenabschnitts und des Gürtelabschnitts mit dem spezifischen Stahlkord verstärkt, wobei der Stahlkord gebildet wird, indem eine Vielzahl von Filamenten übereinander gelegt werden, wobei jedes einen Durchmesser von 0,125 bis 0,275 mm aufweist, einen Biegungspunkt auf einer S-S (Kraft-Dehnungs-)Kurve des Kords innerhalb eines Bereichs von über 1% der Ausdehnungsrate aufweist, und die Verringerungsrate des Durchmessers des Stahlkords größer oder gleich 20% beträgt.
Es ist erwünscht, dass die oben beschriebene Verringerungsrate des Durchmessers des Stahlkords größer oder gleich 30% ist, und es ist weiter erwünscht, dass sie größer oder gleich 45% ist.
Des Weiteren kann mindestens eine gürtelverstärkende Schicht angeordnet werden. Die gürtelverstärkende Schicht kann auch den Stahlkord beinhalten. Es ist erwünscht, dass der Aufbau des Stahlkords ein Einzelschichtaufbau von 1 × n (2 ≤ n ≤ 7) ist. Es ist weiter erwünscht, dass der Stahlkord als Verstärkungsmaterial in der Karkassenschicht verwendet wird.
Des Weiteren wird entsprechend einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung mindestens eine Schicht des Karkassenabschnitts eines Reifens für Personenkraftwagen durch einen Stahlkord verstärkt, der eine 1 × 3-Struktur aufweist, und die Dehnbarkeit vor Bruch des Stahlkords ist größer oder gleich 3,5%, und der Strangdurchmesser des den Stahlkord bildenden Filaments beträgt 0,125 bis 0,275 mm.
Der Stahlkord ist ein Kord, der einen Biegungspunkt innerhalb eines Bereichs von über 1% der Ausdehnungsrate seiner S-S (Kraft-Dehnungs-)Kurve aufweist. Weiter ist es erwünscht, mindestens eine gürtelverstärkende Schicht zu bilden, indem sie außerhalb der Gürtelschicht auf spiralförmige und endlose Weise gewickelt wird, um im Wesentlichen parallel zu einer peripheren Richtung des Reifens zu sein, und die gürtelverstärkende Schicht um die gesamte Gürtelschicht und/oder an beiden Endabschnitten der Gürtelschicht anzuordnen.
Die Erfinder haben dem Gürtelschichtkord besondere Beachtung geschenkt, um die oben genannten Probleme zu lösen. Als Ergebnis haben sie entdeckt, dass die oben genannte Aufgabe weiter gelöst werden kann, indem ein Kord aus organischer Faser oder ein spezifischer Stahlkord für mindestens eine der Gürtelschichten verwendet wird, um die Biegesteifigkeit des Gürtelabschnitts zu verringern. Insbesondere ist entsprechend einer anderen bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung der Kord mindestens einer Karkassenschicht aus Stahl und mindestens eine der Gürtelschichten umfasst einen organischen Faserkord oder einen Stahlkord. Der Stahlkord wird gebildet, indem eine Vielzahl von Filamenten übereinander gelegt werden, wobei jedes einen Durchmesser von 0,125 bis 0,275 mm aufweist und einen Biegungspunkt auf einer S-S (Kraft-Dehnungs-)Kurve des Kords innerhalb eines Bereichs von über einem Prozent der Ausdehnungsrate aufweist und eine Verringerungsrate des Durchmessers von größer oder gleich 35% beträgt.
Es ist erwünscht, dass der organische Faserkord ein Polyesterkord oder ein Aramidkord ist.
Zusätzlich kann die gürtelverstärkende Schicht wie zuvor erwähnt angeordnet werden.
Weiter haben die Erfinder eine Bewegung der Karkassenlage während des Laufens mit einer Reifenpanne in Betracht gezogen. Als Ergebnis haben sie entdeckt, dass ein Luftreifen für Personenkraftwagen mit hervorragender Haltbarkeit vorgesehen werden kann, indem ein spezifischer Stahlkord als Verstärkungskord verwendet wird, und in dem weiter ein Verbund aus einer Filamentfaser und einer Matrixgummimischung in der Seitenwand angeordnet wird. Bei diesem Luftreifen kann der Rollwiderstand des Reifens verringert werden.
Insbesondere wird entsprechend einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ein bei Reifenpanne lauffähiger Reifen bereitgestellt, wobei mindestens eine Karkassenlage von einem Stahlkord mit einem 1 × n-Aufbau verstärkt ist (hier ist n eine natürliche Zahl von 2 bis 7), wobei der Durchmesser des Stahlkordfilaments 0,25 bis 0,275 mm beträgt. Der Stahlkord weist weiter das Merkmal auf, dass die S-S(Kraft-Dehnungs-)Kurve des Stahlkords einen Biegungspunkt innerhalb eines Bereichs von über einem Prozent der Ausdehnung und eine Verringerungsrate des Durchmessers von 35% oder mehr aufweist, und wahlweise die Dehnbarkeit vor Bruch des aus dem Reifen herausgenommenen Stahlkords 3,5% oder mehr beträgt.
Eine verstärkende Gummischicht mit einem sichelförmigen Querschnitt kann weiter innerhalb der Karkassenlagenschicht im Seitenwandabschnitt vorgesehen werden. Weiter kann mindestens ein Gummi-Filament-Faserverbund, der eine Dicke von 0,05 bis 2,0 mm aufweist und eine Filamentfaser mit einem Durchmesser oder einem maximalen Durchmesser von 0,001 bis 0,1 mm und einer Länge von 8 mm oder mehr sowie eine Gummikomponente aufweist, innerhalb der verstärkenden Gummischicht angeordnet werden.
Es ist erwünscht, dass die Filamentfaser 4 bis 50 Gewichtsprozent des Gummi und Filamentfaserverbunds beträgt. Es ist ebenso erwünscht, dass der Gummi- und Filamentfaserverbund aus einem non-woven Gewebe mit einem Flächengewicht von 10 bis 300 g/m² und einer Matrixgummimischung besteht.
Die Erfindung wird weiter unter Bezug auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben:
1 ist eine schematische Querschnittsansicht eines Luftreifens für einen Personenkraftwagen entsprechend der vorliegenden Erfindung, bei dem ein spezifischer Stahlkord für mindestens eine der Verstärkungsschichten verwendet wird.
2 ist eine schematische Querschnittsansicht, die ein abgewandeltes Beispiel des in 1 gezeigten Luftreifens für einen Personenkraftwagen zeigt.
3 ist eine schematische Querschnittsansicht eines bei Reifenpanne lauffähigen Reifens entsprechend eines anderen abgeänderten Beispiels des in 1 gezeigten Luftreifens für einen Personenkraftwagen.
4 ist schematische Ansicht, die eine Schrittlänge und Formhöhe eines Filaments des Stahlkords in einer ersten Ausführungsform erklärt.
5 ist ein Graph, der eine S-S(Kraft-Dehnungs-)Kurve eines Stahlkords in einem Beispiel der ersten Ausführungsform und entsprechenden Vergleichsbeispielen zeigt.
6 ist ein Graph, der eine Druckermüdungs-Kennlinie des Stahlkords in einem repräsentativen Beispiel des ersten Ausführungsform und entsprechenden Vergleichsbeispielen zeigt.
7 ist ein Graph, der eine S-S(Kraft-Dehnungs-)Kurve eines Stahlkords in einem Beispiel einer zweiten Ausführungsform und entsprechenden Vergleichsbeispielen zeigt.
8 ist ein Graph, der eine S-S(Kraft-Dehnungs-)Kurve eines Stahlkords in einem Beispiel einer dritten Ausführungsform und entsprechenden Vergleichsbeispielen zeigt.
9A ist eine erklärende Ansicht, die eine Skizze der Anordnung jedes Elements in einem Reifenseitenabschnitt des Luftreifens zeigt, der für ein Beispiel einer vierten Ausführungsform und entsprechende Vergleichsbeispiele verwendet wird.
9B ist eine erklärende Ansicht, die eine andere Skizze der Anordnung jedes Elements in einem Reifenseitenabschnitt (einem Karkassenabschnitt) des Luftreifens zeigt, der für ein Beispiel der vierten Ausführungsform und entsprechende Vergleichsbeispiele verwendet wird.
9C ist eine erklärende Ansicht, die eine weitere Skizze der Anordnung jedes Elements in einem Reifenseitenabschnitt (einem Karkassenabschnitt) des Luftreifens zeigt, der für ein Beispiel der vierten Ausführungsform und entsprechende Vergleichsbeispiele verwendet wird.
10A ist eine erklärende Ansicht, die eine Skizze der Anordnung jedes Elements in dem Karkassenabschnitt eines abgewandelten Beispiels der vierten Ausführungsform zeigt.
10B ist eine erklärende Ansicht, die eine andere Skizze der Anordnung jedes Elements in dem Karkassenabschnitt eines abgewandelten Beispiels der vierten Ausführungsform zeigt.
10C ist eine erklärende Ansicht, die eine weitere Skizze der Anordnung jedes Elements in dem Karkassenabschnitt eines abgewandelten Beispiels der vierten Ausführungsform zeigt.
Jede Ausführungsform wird kurz erklärt und dann detailliert unter Bezug auf experimentelle Beispiele beschrieben. Jedoch ist die Erfindung nicht auf diese Beispiele beschränkt, sofern die Abwandlungen innerhalb des Schutzbereichs der vorliegenden Erfindung sind.
Das Material des spezifischen Stahlkords ist nicht besonders beschränkt und alle Arten können verwendet werden, von einem sogenannten Kord normaler Festigkeit mit einer Zugfestigkeit von ungefähr 300 kgf/cm² bis zu einem sogenannten Kord ultrahoher Zugfestigkeit mit einer Zugfestigkeit von 400 kgf/cm² oder mehr.
Der spezifische Stahlkord wird erhalten, indem einige der Eigenschaften des Kords, wie z.B. der Filamentdurchmesser, die Dehnbarkeit vor Bruch, der Aufbau, die Verringerungsrate des Korddurchmessers, die Form der Kraft-Dehnungskurve (S-S-Kurve) kontrolliert werden.
Die Verringerungsrate des Korddurchmessers bedeutet hier eine Rate eines Korddurchmessers unter einer Belastungskraft von einem Drittel der Bruchzugbelastung (d_b) zum Korddurchmesser unter einer Belastungskraft von 0 (d₀).
Die Verringerungsrate ist gleich (d_b/d₀) × 100 (%).
Im Fall eines normalen Stahlkords beträgt die Dehnbarkeit vor Bruch ungefähr 2% sowohl beim Kord als auch beim Filament; jedoch ist es in den vorliegenden Ausführungsformen bevorzugt, dass die Dehnbarkeit vor dem Bruch des Kords größer als dieser Wert ist. Dies kann erreicht werden, indem die Dehnbarkeit vor dem Bruch des Filaments vergrößert wird. Aus diesem Grund wird ein Filament mit einer Dehnbarkeit vor Bruch von ≥ 5% und bevorzugt von ≥ 6% vorgesehen. Das Filament mit einer Dehnbarkeit vor Bruch von ≥ 5% kann erhalten werden, indem die auf den normalen Lagenkord angewendete Formhöhe vergrößert wird. Jedoch kann ein anderes Verfahren als Mittel zum Vergrößern der Formhöhe verwendet werden. Das Filament, das auf diese Weise mit einer hohen Dehnbarkeit vor Bruch versehen wurde, kann sich auf relativ freie Weise verformen, wenn die Kompressions- oder Dehnungsdrehbelastung im Kord aufgenommen wird. Dementsprechend wird kein Aufknicken des Kords aufgrund der Kompressionsverformung wie beim konventionellen Stahlkord verursacht und das Filament kann die Verdrehung zum Zeitpunkt der Kompressionsverformung durch die Verformung der Krümmung des Filaments selbst absorbieren und das Kompressionselastizitätsmodul des Kords kann wesentlich verringert werden. Daher kann die Ermüdungsbeständigkeit umfassend verbessert werden. Auch kann das Rückgleitphänomen eliminiert werden, da das bei einem herkömmlichen Stahlkord gefundene Aufknicken nicht erzeugt wird.
Wie oben beschrieben weist das Filament die Fähigkeit auf, sich auf relativ freie Weise zu bewegen. Wenn jedoch eine Dehnungsbelastung aufgewendet wird, verliert das Filament den zur freien Bewegung vorhandenen zusätzlichen Raum und tritt in das Stadium der materiellen Verformung ein, das ziemlich bald zu einem Kordbruch führen wird. Daher sollte die Verringerungsrate des Durchmessers über einem bestimmten Wert gehalten werden.
Die Ausdehnungs- und Kompressionseigenschaften des Stahlkords können wahlweise geändert werden, indem die Formhöhe des Filaments geeignet eingestellt wird. Allgemein gilt, dass je größer die Formhöhe ist, d.h. je größer der Durchmesser des Kords ist, desto besser ist die Ermüdungsbeständigkeit des Kords. Wenn jedoch die Formhöhe des Kords zu groß ist, wird der Durchmesser des Kords selbst zu groß und daher wird in dem Fall eines Reifens mit einem relativ dünnen Reifenseitenabschnitt wie z.B. bei Reifen für einen Personenkraftwagen, eine Ungleichmäßigkeit im seitlichen Aussehen erzeugt, oder es kann notwendig sein, die Dicke der Gummiverstärkung zu erhöhen. Um solche Probleme zu vermeiden, muss der Durchmesser des Kords begrenzt werden. Es ist kurz gesagt bevorzugt, dass die Dehnbarkeit vor Bruch des Kords innerhalb von 15%, bevorzugt innerhalb von 10% und besonders bevorzugt innerhalb von 8% liegt.
Ebenso muss in Betracht gezogen werden, dass der Verstärkungskord im Reifen nur ungefähr 10% der Belastung beim Bruch aufnimmt und der in der vorliegenden Erfindung verwendete spezifische Stahlkord, der insbesondere unter einer geringen Belastung leicht gedehnt werden kann und ein anfängliches Ausdehnungselastizitätsmodul ähnlich jenem von Nylon oder Polyester aufweist, dem Reifen verbesserte Fahreigenschaften verschafft.
Weiter ist der oben genannte spezielle Stahlkord dadurch gekennzeichnet, dass er die Drehverformung aufgrund der Verformung der Krümmung des Filaments zu Beginn der Verformung absorbiert. Der Kord dieser Art erzeugt die Belastung aufgrund der Verformung der Krümmung des Filaments zu Beginn der Dehnverformung (im Folgenden als Krümmungsverformungsbereich bezeichnet), und wenn die Filamente miteinander in Berührung gebracht werden, sodass deren Verformung nicht weiter fortschreitet, verformt sich das Material des Filaments schließlich selbst (im Folgenden als Materialverformungsbereich bezeichnet). Dementsprechend ist die Wirkung der Zugbelastung im Krümmungsverformungsbereich und die Wirkung im Materialsverformungsbereich natürlich verschieden. Die S-S (Kraft-Dehnungs-)Kurve zu einem Zeitpunkt der Dehnung des Kords zeigt den Biegungspunkt innerhalb eines Bereichs von über 1% der Ausdehnungsrate an, und ein im normalen Stahlkord beobachtet hohes Elastizitätsmodul ist zu Beginn der Zugverformung nicht angezeigt.
Wie zuvor erwähnt ist ein Reifen für einen Personenkraftwagen so aufgebaut, dass ein Innendruck relativ niedrig ist und die auf den Kord der Lage aufgewendete Zugbelastung beträgt ungefähr 10% der Kordbruchbelastung. Da der in der vorliegenden Ausführungsform verwendete Stahlkord einen Verformungsbereich mit geringem Elastizitätsmodul zu Beginn der Dehnverformung aufweist, kann dementsprechend unter einer innerhalb eines gewissen Bereichs liegenden Belastung, der ein Kord in einem Reifen normalerweise unterworfen ist, der schlechte Fahrkomfort aufgrund eines hohen Elastizitätsmoduls, das ein Nachteil des herkömmlichen Stahlkords ist, verhindert werden, und die Ermüdungsbeständigkeit und die Ruckgleitfestigkeit können auch umfassend verbessert werden.
Da der Stahlkord entsprechend der vorliegenden Erfindung im Vergleich mit Polyester und Nylon, die im Stand der Technik hauptsächlich für Lagenkorde von Personenkraftwagen-Reifen verwendet wurden, selbst bei hohen Temperaturen seine physikalischen Eigenschaften kaum verändert und nicht aufgrund von Hitze schrumpft, wird die herkömmliche PCI nicht benötigt und das Herstellungsverfahren des Reifens kann verkürzt werden.
Da sich des Weiteren die Bindung kaum aufgrund hoher Temperaturen verschlechtert, gibt es den Vorteil, dass die Hochgeschwindigkeitshaltbarkeit des Reifens auf einfache Weise verbessert wird. Da zudem die Kordfestigkeit und die Hafteigenschaften selbst bei hohen Temperaturen von ≥ 200°C ausreichend sind, kann er zufriedenstellend als Lagenkord für einen bei Reifenpanne lauffähigen Reifen dienen.
Grundsätzlich ist der Aufbau des Kords nicht besonders eingeschränkt und kann jede Art von Aufbau aufweisen, solange der Kord die oben genannten Merkmale erfüllt. Der Aufbau kann ein Einzelschichtaufbau wie z.B. ein 1 × n-Aufbau (n = 2 bis 7) und Ähnliches sein und ein geschichteter Aufbau wie z.B. ein 1 + n (n = 2 bis 8), ein 2 + n (n = 5 bis 11), ein 3 + n (n = 6 bis 12), ein 1 + n + m (n = 5 bis 8, m = 1 bis 15), ein 2 + n + m (n = 5 bis 11, m = 1 bis 17), ein 3 + n + m (n = 6 bis 12, m = 1 bis 18) und Ähnliches sein. Unter diesen ist der Einzelschichtaufbau wie z.B. der 1 × n-Aufbau (n = 2 bis 7) und Ähnliches bevorzugt. Das Filament kann gerade oder übereinandergelegt sein. Ein spiralförmiges Element kann verwendet werden.
Weiter kann der Luftreifen der vorliegenden Erfindung mindestens eine gürtelverstärkende Schicht aufweisen, die gebildet wird, indem sie außerhalb der Gürtelschicht auf spiralförmige und endlose Weise gewickelt wird, um im Wesentlichen parallel zur peripheren Richtung des Reifens zu sein, und die gürtelverstärkende Schicht ist entlang der gesamten Länge der Gürtelschicht (als „Kappe") und/oder an beiden Endabschnitten (als „Schicht") der Gürtelschicht angeordnet.
Der Luftreifen kann als bei Reifenpanne lauffähiger Reifen aufgebaut sein, der des Weiteren eine verstärkende Gummischicht aufweisen kann, die einen sichelförmigen Querschnitt aufweist und auf einer inneren Randfläche der Karkassenschicht in der Seitenwand vorgesehen ist. Die für die vorliegende Erfindung verwendete Gummikomponente ist nicht besonders eingeschränkt und jede Art von Gummi kann verwendet werden. Bevorzugt ist die Gummikomponente natürlicher Gummi oder ein synthetischer Dien-Gummi. Als synthetischer Dien-Gummi sind Styrol-Butadien-Gummi (SBR), Butadien-Gummi (BR) und Isopreng-Gummi (IR) bevorzugt. Die Gummikomponente wird allein oder als Kombination von zwei oder mehr Arten verwendet.
Nach der Vorbereitung jedes Elements des Reifens durch ein herkömmliches Verfahren werden sie zusammengesetzt und durch ein herkömmliches Verfahren vulkanisiert, um die Luftreifen der vorliegenden Erfindung zu erhalten.
Wenn die Testreifen vorbereitet wurden, wurde die Kordzahl so eingestellt, dass die Kordfestigkeit des Reifens im Wesentlichen dieselbe wie jene des Kontrollreifens war und jeglicher Einfluss der Kordzahl eliminiert wurde.
Die Gesamtfestigkeit des Reifens wird durch die folgende Gleichung berechnet. [Gesamtfestigkeit des Reifens] = [Anzahl der Korde in der Mitte des Scheitelabschnitts] × [Festigkeit des aus dem Reifen entnommenen Kords] [kgf/5 cm]
Die Zugbelastung bei einer bestimmten Ausdehnung der in der vorliegenden Erfindung verwendeten Gummimischung wird entsprechend dem japanischen Industriestandard (JIS) K6301/1995 gemessen. Zusätzlich wird die Härte der in der vorliegenden Erfindung verwendeten Gummimischung entsprechend dem japanischen Industriestandard (JIS) gemessen.
Die in diesen Beispielen eingesetzten verschiedenen Arten der Auswertungsverfahren waren die folgenden:
(1) Stahlkord-Zugbelastungs-Test
Ein Stahlkord wurde aus einer Spule entnommen, ohne eine übermäßige Belastung auf ihn aufzuwenden. Der Stahlkord wurde dann einem Test entsprechend dem JIS G3510/1992 unterworfen, in welchem eine anfängliche Belastung von 50 g mit einem Greifabstand von 250 mm angewendet wurde. Dann wurde die maximale Belastung und die Größe der zum Bruch des Teststücks notwendigen Dehnung unter einer Zuggeschwindigkeit von 25 mm/m gemessen, um die Werte der Bruchbelastung und der Gesamtgröße der Ausdehnung zur Zeit des Bruchs zu berechnen.
Der Betrag der Gesamtausdehnung wurde durch die folgende Formel berechnet. Gesamte Ausdehnung beim Bruch (%) = (E/L) × 100 wobei E die Änderung der Länge zwischen den Ansatzpunkten des gedehnten Probekörpers zur Zeit des Bruchs in mm ist, und L der anfängliche Greifabstand (Ansatzpunktabstand) in mm ist.
Weiter wurde die S-S (Kraft-Dehnungs-)Kurve von einer automatischen Kraft-Dehnungs-Aufzeichnungsvorrichtung gezeichnet.
(2) Stahlfilament-Zugbelastungstest
Ein Stahlkord wurde aus einer Spule entnommen, ohne irgendeine übermäßige Belastung darauf anzuwenden. Dann wurden aus dem Stahlkord Filamente entnommen, ohne irgendeine übermäßige Belastung auf sie anzuwenden. Die maximale Belastung und der Betrag der Ausdehnung, die erforderlich war, um das Teststück zu durchreißen, wurde auf dieselben Weise wie in Test (1) gemessen, um die Werte der Bruchbelastung und des Gesamtbetrags der Ausdehnung zum Zeitpunkt des Bruchs zu berechnen.
(3) Beständigkeit gegen Ermüdung aufgrund von Kordkompression
Der zu testende Kord wurde in einen zylindrischen Gummiprobekörper eingesetzt, sodass die Längsrichtung des Zylinders der axialen Richtung des Kords entsprach. Dann wurde eine Kompressionsbelastung wiederholt in axialer Richtung des Kords angewendet und die Anzahl der Anwendungen der Belastung, die für den Bruch erforderlich war, wurde gezählt.
(4) Schrittweite und Formhöhe
Ein Stahlkord wurde aus einer Spule entnommen, ohne jegliche übermäßige Belastung darauf anzuwenden. Dann wurden Filamente aus dem Stahlkord entnommen, ohne irgendeine übermäßige Belastung auf das Filament anzuwenden. Die Filamente, die wellenförmig hergestellt wurden, wurden ohne Anwendung einer übermäßigen Zugbelastung begradigt. Die in 5 gezeigte Schrittweite und Formhöhe wurde unter einem Vergrößerungsglas gemessen.
(5) Walzenhaltbarkeitstest
Die zu testenden Reifen, deren Innendruck auf den maximalen Luftdruck der JATMA gebracht wurde, wurden bei einer Temperatur von 25°C ± 2°C für 24 Stunden in einem Raum gelassen. Dann wurde der Innendruck auf den maximalen Luftdruck nachgestellt. Die Reifen wurden unter einer Belastung von 2 × der maximalen Belastungskapazität der JATMA auf eine Walze gedrückt, die sich mit einer Umfangsgeschwindigkeit von 60 km/h dreht, und wurden gedreht. Die Fahrleistung, die erreicht wurde, bevor Probleme auftraten, wurde durch einen Index ausgedrückt, wobei der vom Reifen des Vergleichsbeispiels 1 erzielte Wert auf 100 festgelegt wurde. Dieser Index stellt die Walzentesthaltbarkeit dar. Je höher die Zahl, desto besser ist die Haltbarkeit. Dies sind geeignete Testbedingungen, um die Haltbarkeit eines Wulstabschnitts auszuwerten.
(6) Ruckgleiteigenschaften unter Verwendung tatsächlicher Fahrzeuge (Ruckgleit-Festigkeit)
Das „Ruckgleiten" ist eine Phänomen, bei dem, wenn das Lenkrad zu einem Ausmaß gedreht wird, dass die Reifen quietschen, die Reifen dann plötzlich nicht mehr auf der Straße greifen, wenn das Rad auf einen bestimmten Winkel größer als ein bestimmter Winkel gedreht wird, und es keine Reaktion mehr gibt, wenn das Rad weiter gedreht wird. Entsprechend der eingesetzten Testmethode wurde der Reifen auf einen Innendruck von 2,0 kg/cm² befüllt, die auszuwertenden Reifen wurden auf die vier Räder eines Limousinen-artigen Personenkraftwagens mit 2000 cm³ Hubraum montiert, das Fahrzeug wurde dann mit einer Geschwindigkeit von 80 km/h oder mehr geradeaus gefahren und das Lenkrad wurde zu einem Ausmaß gedreht, dass die Reifen begannen zu quietschen. Es wurde getestet, ob die Griffkraft des Reifens bei einem gewissen Winkel plötzlich verloren ging und ob ein Feedback vom Lenkrad zu diesem Zeitpunkt verloren ging (ein Gefühlstest). „Beobachtet" für die tatsächliche Ruckgleiteigenschaft des Fahrzeugs zeigt an, dass die Ruckgleit-Festigkeit nicht gut war, und die tatsächliche Ruckgleiteigenschaft „Keine" zeigt an, dass die Ruckgleitfestigkeit gut war.
(7) Verringerungsrate des Korddurchmessers
Ein Stahlkord wurde aus einer Spule entnommen, ohne irgendeine übermäßige Belastung darauf anzuwenden. Der Korddurchmesser wurde mittels einer Projektionsmethode unter Verwendung eines Mikroskops gemessen. Dann wurde eine Belastung auf den Kord angewendet und der Korddurchmesser wurde unter Verwendung der gleichen Projektionsmethode gemessen. Ein Verhältnis (Durchmesser des Kords unter einer Belastungskraft von einem Drittel der Bruchzugbelastung/Durchmesser des Kords unter einer Belastungskraft von 0) wurde berechnet und als Prozentanteil ausgedrückt.
(8) Haltbarkeit beim Laufen mit Reifenpanne
Ein Testrad wurde zusammengebaut und mit einem Innendruck von 3,0 kg/cm² aufgeblasen und wurde bei einer Umgebungstemperatur von 38°C für 24 Stunden liegengelassen. Danach wurde der Ventilkern herausgezogen, um so den Innendruck auf 1 kg/cm² (d.h. Atmosphärendruck) festzulegen. Ein Walzenlauftest wurde unter der Bedingung einer Last von 570 kg und einer Geschwindigkeit von 89 km/h bei einer Umgebungstemperatur von 38°C durchgeführt. Die Fahrleistung, die erreicht wurde, bevor Probleme beobachtet wurden, wurde als die Haltbarkeit beim Laufen mit Reifenpanne definiert und wurde durch einen Index ausgedrückt, bei dem der im Vergleichsbeispiel 1 erhaltene Wert auf 100 festgelegt wurde. Je größer der Index, desto besser die Laufleistung bei Reifenpanne.
(9) Haltbarkeit beim Erhöhen des Innendrucks
(Haltbarkeit des Reifens bei normalen Laufbedingungen für den Reifen der vierten Ausführungsform)
Ein Testrad wurde zusammengebaut und mit einem Innendruck von 3,0 kg/cm² aufgeblasen und wurde für 24 Stunden bei einer Umgebungstemperatur von 25°C liegengelassen. Danach wurde der Innendruck wieder auf 3,0 kg/cm² nachgestellt. Der Reifen wurde unter einer Belastung von 2 × der JATMA Maximalbelastungskapazität auf eine Walze gedrückt, die sich mit einer Umfangsgeschwindigkeit von 60 km/h drehte, und eine Fahrleistung wurde gemessen, die erzielt wurde, bevor irgendein Problem beobachtet wurde. Beim Bestimmen des Nutzwerts des Reifens wurde ein Fall von ≤ 20.000 km mit einem x markiert und ein Fall mit mehr als 20.000 km wurde mit ⫾ markiert.
(10) Dehnbarkeit eines aus dem Reifen entnommenen Kords
Der Stahlkord wird aus dem Reifen entnommen und die gesamte Matrixgummimischung wurde vorsichtig entfernt. Die Dehnbarkeit des Kords wurde auf dieselbe Weise gemessen, wie bei einem rohen Kord.
Zuerst wird ein Luftreifen für einen Personenkraftwagen entsprechend einer ersten Ausführungsform der Erfindung im Folgenden beschrieben.
In der Ausführungsform wird der spezifische Stahlkord als Verstärkungsmaterial zum Verstärken von mindestens einer Schicht einer Karkassenschicht des Luftreifens für Personenkraftwagen verwendet.
Es ist notwendig, dass der in der vorliegenden Erfindung verwendete spezifische Stahlkord ein Elastizitätsmodul (die Zugbelastung, die bei einem vorbestimmten Betrag der Ausdehnung beobachtet wird) aufweist, die kleiner als jene eines gewöhnlichen Stahlkords ist. Jedoch muss seine Dehnbarkeit zum Bruchzeitpunkt (im Folgenden als „Dehnbarkeit vor Bruch" bezeichnet) höher sein, als jene eines aromatischen Polyamids, und auch sein anfängliches Elastizitätsmodul muss kleiner als das eines aromatischen Polyamids sein.
Diese Art von Eigenschaft kann nicht von einem normalen Stahlkord erreicht werden. Nachdem jedoch die Möglichkeit in Betracht gezogen wurde, dass ein niedriges Elastizitätsmoment und eine große Dehnbarkeit vor Bruch erhalten wird, indem einem Filament eine große Formhöhe verliehen wird, ist herausgefunden worden, dass der erwünschte Stahlkord mit hoher Dehnbarkeit vor Bruch und geringem Elastizitätsmodul erhalten werden kann, indem eine große Formhöhe im Vergleich zur Schrittweite des Filaments bestimmt wird.
Weiter wurden als Ergebnis der Betrachtung des Kompressionselastizitätsmoduls und der Beständigkeit gegen Kompressionsermüdung, die für einen Lagenkord eines Reifens für einen Personenkraftwagen gefordert werden, die folgenden Ergebnisse erhalten. Insbesondere wenn der herkömmliche Stahlkord komprimiert wird, wird ein Aufknicken in einem Abschnitt erzeugt, wo ein Kord vorhanden ist, selbst durch eine relativ geringe Kompressionsbeaufschlagung von ≤ 1%, und wenn eine Kompressionsbeaufschlagung größer oder gleich der obigen Beaufschlagung fortfahrend angewendet wird, absorbiert der aufknickende Abschnitt im Wesentlichen solch eine neu aufgewandte Kompressionsverdrehungsbeaufschlagung. Als Ergebnis tritt eine Ermüdung nur im aufknickenden Abschnitt auf. D.h., dass das auf diese Weise zu einem Zeitpunkt der Kompressionsverformung erzeugte Aufknicken den Kompressionselastizitätsmodul des Kords selbst unter der geringen Kompressions-Verdrehungs-Beaufschlagung wesentlich erhöht, bis das Aufknicken erzeugt wird, sowie die Ermüdungsbeständigkeit des Kords verringert.
Es wurde auch die Möglichkeit entdeckt, dass die Kompressionsbeaufschlagung absorbiert werden könnte, indem die Krümmung des Filaments vergrößert wird, und somit das Kompressions-Elastizitätsmodul verringert wird und die Ermüdungsbeständigkeit selbst bei einem Stahlkord umfassend verbessert wird. Mit dieser Verbesserung kann auch eine wesentliche Verbesserung der Ermüdungsbeständigkeit, die einen Nachteil einer Stahllage darstellte, und eine Eliminierung des Ruckgleitens ermöglicht werden. Kurz gesagt kann ein Effekt der Verbesserung der Ermüdungsbeständigkeit erzielt werden, die bei weitem besser ist als jene, die von einer herkömmlichen Verengung des Filamentdurchmesser erzielt wird, indem die Verdrehungsbeaufschlagung des Kords mit einer Verformung des Filaments selbst absorbiert wird. Da hier kein Kordaufknicken erzeugt wird, kann ein Kompressionselastizitätsmodul erreicht werden, das gleich dem einer organischen Faser ist.
Bei dem als Verstärkungsmaterial in dieser Ausführungsform verwendeten Stahlkord ist dessen Merkmal, wie oben erwähnt, so zusammengefasst: „die auf den Kord angewendete Verdrehungsbeaufschlagung wird von der Verformung der Krümmung des Filaments absorbiert".
Die Verringerungsrate des Durchmessers des Kords sollte 20% oder mehr betragen und beträgt bevorzugt 30% oder mehr und besonders bevorzugt 45% oder mehr, um die Ermüdungsbeständigkeit des Kords ausreichend sicherzustellen.
Da weiter ein aus solchen Filamenten bestehender Kord, der eine hohe Dehnbarkeit vor Bruch aufweist, die Verdrehung durch Verformung der Krümmung des Filaments selbst absorbieren kann, selbst wenn er eine Zugverformungsbeaufschlagung erfährt, kann das anfängliche Elastizitätsmodul im Vergleich mit dem herkömmlichen Stahlkord umfassend verringert werden. Es wird wie oben erwähnt in Betracht gezogen, dass der Lagenkord im Reifen nur ungefähr 10% der Bruchbelastung erfährt, und dass der Fahrkomfort des Reifens verbessert werden kann.
Weiter beträgt der Durchmesser des Filaments des Stahlkords 0,125 bis 0,275 mm und bevorzugt 0,125 bis 0,230 mm. Wenn der Durchmesser weniger als 0,125 mm beträgt, ist es schwer, das Filament zum Zeitpunkt der Herstellung zu dehnen (d.h. dass eine ausreichende Zugfestigkeit nicht erhalten werden kann), und die Kordfestigkeit wird verringert, was zu einer verringerten Festigkeit des Körperelements des Reifens führt. Wenn er über 0,275 mm liegt, wird die Ermüdungsbeständigkeit verschlechtert und der Korddurchmesser wird zu dick.
In diesem Fall wird der Stahlkord in der vorliegenden Ausführungsform als Verstärkungsmaterial für mindestens eine Schicht der Karkassenschicht verwendet.
Weiter ist es bevorzugt, dass der Kord mit den oben genannten Merkmalen im Reifen diese Merkmale beibehält. Weiter kann der Luftreifen der vorliegenden Erfindung mindestens eine gürtelverstärkende Schicht aufweisen.
Der Aufbau des Luftreifens für Personenkraftwagen der vorliegenden Erfindung wird im Folgenden unter Bezug auf die Zeichnungen beschrieben.
Schematische Querschnittsansichten des Luftreifens für einen Personenkraftwagen entsprechend der vorliegenden Erfindung sind in 1, 2 und 3 beispielhaft veranschaulicht.
Ein Luftreifen 20a in 1 ist so aufgebaut, dass beide Enden einer Karkassenlage 4, die Stahlkorde verwendet, deren Kordrichtung in der radialen Richtung des Reifens verläuft, um ein Paar von rechten und linken Wulstkernen 6 gebogen sind, eine Höhe h eines gebogenen Abschnitts 60% einer Höhe H der Karkassenlage 4 beträgt, eine Höhe h' eines Wulstfüllgummis 9 50% von H beträgt, zwei Lagen von Stahlgürteln 5 außerhalb der Karkassenlage 4 in der radialen Richtung des Reifens in einer Ringanordnung angeordnet sind, und ein Laufflächengummi 3 in einem die Straße berührenden Oberflächenabschnitt des Reifens über dem Stahlgürtel 5 angeordnet ist. Weiter sind ein Seitenwandabschnitt 2 und ein Wulstabschnitt 1 auf der Karkassenschicht an beiden Seiten des Laufflächengummis 3 angeordnet.
Der Luftreifen 20b in 2 ist so aufgebaut, dass zwei Lagen von gürtelverstärkenden Schichten 7 (Kappe) und 8 (Schicht) an einer äußeren peripheren Seite des Stahlgürtels 5 angeordnet sind. Die übrigen Elemente sind dieselben wie in 1.
Ein bei Reifenpanne lauffähiger Luftreifen 20c in 3 ist so aufgebaut, dass eine verstärkende Gummischicht 10 mit einem sichelförmigen Querschnitt (z.B. Gummi mit einer Maximaldicke von 13 mm und einer Härte von 80°) zum Verteilen und Tragen einer Last auf einer inneren peripheren Oberfläche der Karkassenlage 4 im Seitenwandabschnitt 2 angeordnet ist. Die übrigen Elemente sind dieselben wie in 1. Dieser Reifen kann auch eine gürtelverstärkende Schicht wie in 2 gezeigt aufweisen.
Tabellen 4 und 3 zeigen jeweils den Stahlkord der vorliegenden Ausführungsform und einen herkömmlichen Kord. Weiter zeigt 5 eine S-S(Kraft-Dehnungs-)Kurve jedes der Korde in Tabellen 4 und 3, und 6 zeigt die Ergebnisse der Kompressions-Ermüdungs-Beständigkeit eines repräsentativen Kords.
Der Kord von Nr. 1 in Tabelle 3 ist eine Polyesterkord, der für die Lage eines herkömmlichen Reifens für Personenkraftwagen verwendet wird. Der Karkassenlagenkord davon ist ein Multifilament-Polyesterkord, der für einen herkömmlichen Reifen verwendet wird, und verwendet ein Polyestermultigarn, das gebildet wird, indem zwei 1.670 dtex Multigarn-Doppelelemente (d.h. 1.670 dtex/2-Lagen) mit 40 Verdrehungen pro 10 cm Länge für sowohl das Lagenverdrehen als auch das Kabelverdrehen übereinander gelegt werden. Nach dem Eintauchen des Polyesterlagenkords in eine Epoxy-Flüssigkeit, die eine herkömmliche Eintauchflüssigkeit für Polyester darstellt, wurde die Lage in einer Trocknungszone mit 160°C unter einer Zugbelastung von 1,2 kg/(Kord) für 60 Sekunden und in einer Erhitzungszone bei 240°C unter einer Zugbelastung von 0,7 kg/(Kord) für 60 Sekunden behandelt, und wurde wieder in eine Eintauchflüssigkeit eingetaucht, die ein Resorzinol-Formaldehyd-Latex (RFL) unter einer Eintauchbelastung von 200 g/(Kord) umfasst. Die Lage wurde wieder in der Trockenzone bei 240°C unter einer Zugbelastung von 1,2 kg/(Kord) für 60 Sekunden und unter einer Erhitzungszonen-Zugbelastung von 0,7 bis 0,9 kg/(Kord) für 60 Sekunden erwärmt, insgesamt für 240 Sekunden. Als Ergebnis wurde der Kord gebildet, auf welchen ein Klebstoff aufgebracht wurde.
In diesem Fall wurde die Zugbelastung der letzten Erhitzungszone in dem Eintauchbehandlungsverfahren auf 500 g/(Kord) bis 700 g/Kord feinjustiert, sodass eine Verlängerung unter einer spezifischen Belastung mit einer Last von 2,3 g/dtex des Kords 3,7% beträgt. Eine gummibeschichtete Kordschicht (im Folgenden als Gummifell bezeichnet) wird gebildet, sodass die auf die zuvor genannte Weise gebildeten Korde mit einer Anzahl von 50 pro 5 cm bereitgestellt werden.
Andererseits sind die Korde Nr. 2 und 3 jeweils Stahlkorde mit einem 1 × 5-Aufbau und einem 1 × 3-Aufbau und sind als Beispiele des Kords angefertigt worden, der als der Gürtelkord des herkömmlichen Radialreifens verwendet wird. Diese Korde werden allgemein „offene Korde" genannt. In dem Fall offener Korde sind zwischen den Filamenten Zwischenräume vorgesehen, sodass der innere Abschnitt des Kords mit Gummi gefüllt werden kann. Aufgrund dieser Gummifüllung wird Wasser daran gehindert, in das Innere des Kords einzutreten, und daher kann die Korrosion der Filamente effektiv verhindert werden. Der offene Kord dieser Art hat eine Art von Biegungspunkt, da am Anfang der S-S(Kraft-Dehnungs-)Kurve eine leichte Lagenverdichtung erzeugt wird. Da jedoch diese Zwischenräume zwischen den Filamenten vorgesehen werden, um einfach etwas Raum für die Gummifüllung zu Beginn der Vulkanisation zu lassen, sind sie schwerlich ausreichend, um die Verdrehung durch Krümmung des Filaments zu absorbieren, was ein wichtiges Merkmal der vorliegenden Ausführungsform ist. Um eine hohe Zugfestigkeit und Biegesteifigkeit beizubehalten, die inhärente Funktionen des Gürtels sind, wurden zusätzlich Gummifüllungen stets mit so wenig Raum zwischen den Filamenten wie möglich vorgenommen. Dementsprechend kann keine Krümmung bereitgestellt werden, die so groß ist wie die Krümmung des Filaments des Stahlkords dieses Beispiels.
Die Stahlkorde Nr. 4 und 5 sind jeweils ein Lagenkord mit einem 1 × 5-Aufbau und einem Filamentdurchmesser von 0,15 mm und ein Lagenkord mit einem 1 × 3-Aufbau und einem Filamentdurchmesser von 0,2 mm. Diese Korde haben im Wesentlichen dieselbe Kordfestigkeit wie der Polyesterkord Nr. 1, der allgemein für die Lage des Reifens für Personenkraftwagen verwendet wird. Da jedoch diese Korde (Nr. 4 und Nr. 5) einen normalen Stahlaufbau haben und jedes der Filamente miteinander in Kontakt gebracht wird, wird eine Aufknickverformung zum Zeitpunkt der Kompressionsverformung erzeugt, auf dieselbe Weise wie bei den Korden Nr. 2 und 3. Sobald einmal das Aufknicken im Kord erzeugt wurde, wird des Weiteren das Aufknicken stets an derselben Aufknickstelle zum Zeitpunkt einer später wiederholten Verformungsbeaufschlagung erzeugt. Als Ergebnis entsteht der Nachteil, dass das Filament oder gar der Kord selbst an dieser Stelle reißen kann. Dementsprechend wird verstanden, dass die Ermüdungsbeständigkeit gegen Kompressionsverformung bei diesen Korden kaum verbessert wird, trotz der Tatsache, dass der Filamentdurchmesser enger ist als bei dem als Gürtelkord verwendeten Kord.
Die Nummern 6, 7, 8, 9 und 10 in Tabelle 4 sind Stahlkorde entsprechend der vorliegenden Ausführungsform. Wie in Tabelle 4 gezeigt, ist in diesem Fall der Kordaufbau jeweils 1 × 3, 1 × 5 oder 1 × 6, und die Festigkeit wird im Wesentlichen in die Nähe der Festigkeit des normalen Polyesterlagenkords gebracht, indem der Filamentdurchmesser eingestellt wird. Man könnte wählen, den Filamentdurchmesser und die Filamentanzahl zu erhöhen, um eine Kordfestigkeit im Bereich jener des normalen Gürtelkords zu erreichen; um jedoch einen Vergleich mit dem Polyesterkord der Nr. 1 anstellen zu können, wird diese Art von Kordaufbau gewählt. Jedoch wird bei den Nr. 7 und 10 die Kordfestigkeit leicht geändert, um klar die Effekte aller Materialien und Kordkonstruktionen zu definieren. Als Merkmal dieser Korde ist die S-S(Kraft-Dehnungs-)Kurve eines Rohkords in 5 gezeigt, der den Kord vor dem Einbetten in die Matrixgummimischung darstellt. In einem Bereich geringer Belastung der S-S-Kurve ist ein sehr geringer anfänglicher Elastizitätsmodul gezeigt, und der Modul erhöht sich plötzlich, nachdem ein gewisser Betrag an Belastung angewendet wird. D.h., dass ein signifikanter Biegungspunkt an der Grenze erkennbar ist. Insbesondere werden die Filamente im Bereich geringer Belastung nicht miteinander in Kontakt gebracht, oder selbst wenn sie miteinander in Kontakt gebracht werden, können sich die Filamente im Bereich niedriger Belastung immer noch frei verformen. Wenn sich danach die Filamente nicht mehr frei bewegen können, tritt die Kurve in einen sogenannten Materialverformungsbereich ein und es wird ein hoher Elastizitätsmodul erzeugt, ähnlich jenem, der im normalen Stahlkord beobachtet wird. In der vorliegenden Ausführungsform ist eine Bewegung des Filaments in diesem Bereich geringer Belastung wichtig und dies demonstriert die folgenden zwei Funktionen nach der Vulkanisation. Erstens, da die Aufknickverformung des Kords oder des Filaments beschränkt werden kann und die Verformung durch eine Änderung der Krümmung des Filaments absorbiert werden kann, kann die Ermüdungsbeständigkeit, wie in 6 gezeigt, umfassend verbessert werden. Zweitens, da der Zwischenraum zwischen den Filamenten ausreichend mit dem Gummi imprägniert wurde, existieren die Filamente innerhalb des Gummis in einem Zustand, bei dem zwischen den Filamenten fast kein Kontakt besteht, wenn keine Belastung angewendet wird, und die Filamente können sich unter der Verformung verformen, da der Gummi zwischengelegt ist, ohne dass ein Aufknicken oder Korrosion erzeugt wird. Das anfängliche Elastizitätsmodul mag nicht so hoch sein wie das des normalen Stahlkords; jedoch kann ein Elastizitätsmodul größer als das des Polyesterkords zuverlässig erhalten werden. In dem Fall des Einsatzes eines normalen Stahlkords in der Reifenlage, wird der Fahrkomfort aufgrund der hohen Steifigkeit verringert. Bei dem Kord der vorliegenden Ausführungsform jedoch kann ein Fahrkomfort erreicht werden, der jenem des Polyesters vergleichbar ist.
Des weiteren sind die Testergebnisse der Kompressionsermüdungs-beständigkeit der oben genannten Korde in der 6 gezeigt. Bei den normalen Korden, wie z.B. den Nummern 2, 3 und 4, wird das Filament zerrissen, indem ungefähr 100 bis 200 mal Verdrehungen bei einer Materialspannung von 3,5% angewendet werden. In dem Fall der Korde entsprechend der vorliegenden Ausführungsform, wie z.B. den Nummern 6, 7, 9 und 10, wird das Filament jedoch nicht zerrissen, bis mehrere tausend bis sogar 50.000 Verformungen bei einer Materialspannung von 10,5% angewendet werden, die dreimal die Materialspannung des herkömmlichen Kords herstellt. Weiter hat man verstanden, dass selbst wenn die Anzahl der Filamente in einem Kord und ihr Material geändert werden, die Kompressionsermüdungsbeständigkeit des Kords nicht stark verändert wird.
Die Ergebnisse des Einsatzes des oben genannten Kords in Reifen wird im Folgenden im Detail anhand von Beispielen und Vergleichsbeispielen besonders beschrieben.
Hinsichtlich der in den Beispielen und den Vergleichsbeispielen verwendeten Reifen ist eine Gummimischung der für die Karkassenlage verwendeten Gummischicht in Tabelle 1 gezeigt, und die in dem Karkassenlagenkord verwendeten Bestandteile sind in den Tabellen 3 und 4 gezeigt. Zudem ist die Gummimischung des für die Stahlkord-verstärkte Gürtelschicht (und der gürtelverstärkenden Schichten) verwendeten Beschichtungsgummis in Tabelle 2 gezeigt. Tabelle 1 und Tabelle 2 können auch in anderen Ausführungsformen verwendet oder als Bezugspunkt dienen, da die Gummimischung der für die Karkassenlage verwendeten Gummischicht im Wesentlichen in allen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung dieselbe sein kann und die Gummimischung des für die Stahlkord verstärkte Gürtelschicht (und die gürtelverstärkenden Schichten) verwendeten Beschichtungsgummis, kann im Wesentlichen in allen Ausführungsformen in der vorliegenden Erfindung die gleiche sein.
Durch Verwendung dieser Verbindungen unter Vulkanisationsbedingungen von 170°C für 13 Minuten wurde ein Reifen mit einer Reifengröße von 195/65 R14 und einem schlauchlosen Aufbau erhalten, und die Haltbarkeit und die Ruckgleitfestigkeit des Reifens wurden gemessen. Die Ergebnisse sind in Tabelle 5 gezeigt. Außer dass die Bestandteile des Karkassenlagenkords geändert wurden, wurde in allen Fällen derselbe Reifen verwendet und ausgewertet.
Vergleichsbeispiel 1
Dies war ein herkömmlicher Reifen, bei dem der unter den oben genannten Bedingungen gebildete Polyesterkord Nr. 1 als Karkassenlagenkord eingesetzt wurde. Dieses Beispiel wurde als Kontrolle verwendet, um die Reifenhaltbarkeit und die Ruckgleitfestigkeit zu bestimmen. Weiter wurde die PCI 26 Minuten lang mit einem Innendruck von 2,5 kg/cm² durchgeführt.
Vergleichsbeispiel 2
Ein Reifen wurde unter Verwendung eines Gummifells geformt, welches auf dieselbe Weise wie beim Vergleichsbeispiel 1 angefertigt wurde, außer dass als normaler Gürtelkord der hochfeste Stahlkord Nr. 3 für den Lagenkord verwendet wurde. Da jedoch der Kord eine hohe Festigkeit hatte, wurde eine Kordzahl von 90,3 pro 5 cm festgelegt, um die gesamte Lagenfestigkeit im Reifen der des Kontrollreifens gleichzumachen. Weiter wurde keine PCI durchgeführt.
Da die Filamentdehnbarkeit vor Bruch gering war und der Filamentdurchmesser groß war, wurde auch die Reifenhaltbarkeit im Vergleich mit dem Kontrollbeispiel umfassend verringert.
Vergleichsbeispiel 3
Ein Gummifell unter Verwendung des Stahlkords Nr. 4 als Lagenkord und mit einer Kordzahl von 50 pro 5 cm wurde im Reifen vorgesehen (die Kordfestigkeit der Nr. 4 war im Wesentlichen die gleiche, wie jene der Nr. 1 im Vergleichsbeispiel 1). Die anderen Elemente außer dem Lagenkord waren dieselben wie jene des Vergleichsbeispiels 2. Da in diesem Fall der Kord einen Aufbau hatte, der ähnlich jenem eines normalen Stahlkords ist, und die Dehnbarkeit vor Bruch nicht vergrößert wurde, war die Reifenhaltbarkeit gering und das Ruckgleitphänomen wurde beobachtet.
Beispiel 1
Ein Gummifell, bei dem Stahlkord Nr. 6 als Lagenkord verwendet wurde und der eine Kordzahl von 50 pro 5 cm aufwies, um die Gesamtreifenfestigkeit sicherzustellen, wurde als Karkassenlage verwendet und ein Reifen wurde auf dieselbe Weise wie beim Vergleichsbeispiel 2 gebildet. Da in diesem Fall die Schrittweite und die Formhöhe des Filaments dieses Kords auf eine Schrittweite von 6 mm und eine Formhöhe von ungefähr 0,58 mm erhöht wurden, konnte die Verdrehung durch die Verformung der Krümmung des Filaments absorbiert werden. Als Ergebnis wurde die Reifenhaltbarkeit verbessert und das Ruckgleiten wurde eliminiert. Dementsprechend wurde eine Haltbarkeit erzielt, die größer war als jene des Kontrollreifens.
Beispiel 2
Ein Reifen wurde auf dieselbe Weise wie in Beispiel 1 hergestellt, außer dass Stahlkord Nr. 8 als Lagenkord verwendet wurde. In diesem Fall war der Kord so aufgebaut, dass er Filamente des 1 × 5-Aufbaus mit einem Filamentdurchmesser von 0,15 mm aufwies. Die Schrittweite der Filamente wurde auf 7,5 mm erhöht und die Formhöhe wurde ebenso auf ungefähr 0,64 mm erhöht. Als Ergebnis konnte die Verdrehung nun durch die Verformung der Krümmung des Filaments absorbiert werden, die Reifenhaltbarkeit wurde verbessert und das Ruckgleiten wurde eliminiert. Dementsprechend wurde eine Haltbarkeit erzielt, die größer war als jene des Kontrollreifens.
Beispiel 3
Ein Reifen wurde auf dieselbe Weise wie in Beispiel 2 hergestellt, außer dass Stahlkord Nr. 9 als Lagenkord verwendet wurde. In diesem Fall war der Kord so aufgebaut, dass er Filamente des 1 × 5-Aufbaus mit einem Filamentdurchmesser von 0,15 mm aufwies. Die Schrittweite der Filamente wurde auf 7,6 mm erhöht und die Formhöhe wurde ebenso auf ungefähr 0,94 mm erhöht. Als Ergebnis war die Krümmung des Filaments größer als jene der Nr. 8, die Reifenhaltbarkeit wurde noch weiter verbessert. das Ruckgleiten wurde eliminiert und die erzielte Haltbarkeit war größer als jene des Beispiels 2.
Beispiel 4
Stahlkord Nr. 10 wurde als Lagenkord verwendet. Derselbe Aufbau wie in Beispiel 1 wurde eingesetzt, außer dass die Kordzahl 29 pro 5 cm betrug. Da in diesem Fall der Kord ein Filament verwendete, das aus einem ultrahochfesten Stahlmaterial hergestellt war, wurde seine Festigkeit sehr stark im Vergleich mit dem normalen Kord verbessert. Man beachte, dass obwohl das Kordmaterial geändert wurde, die Reifenhaltbarkeit weiter verbessert wurde und das Ruckgleiten eliminiert wurde. Tabelle 1

1) NOCRAC 6C (Handelsname, hergestellt von OUCHI SHINKO CHEMICAL INDSUTRIES CO.; LTD.)
2) NOCCELER NS (Handelsname, hergestellt von OUCHI SHINKO CHEMICAL INDUSTRIES CO., LTD.)
3) MANOBOND C22,5 (Handelsname, hergestellt von RHONE POULENC) M50 (Zugbelastung bei 50% Ausdehnung) = 2,4 MPa M100 (Zugbelastung bei 100 Ausdehnung) = 4 MPa

1) NOCRAC 6C (Handelsname, hergestellt von OUCHI SHINKO CHEMICAL INDUSTRIES CO.; LTD.)
2) NOCCELER NS (Handelsname, hergestellt von OUCHI SHINKO CHEMICAL INDUSTRIES CO., LTD.)
3) MANOBOND C22,5 (Handelsname, hergestellt von RHONE POULENC) M50 (Zugbelastung bei 50% Ausdehnung) = 2,8 MPa M100 (Zugbelastung bei 100 Ausdehnung) = 4,7 MPa

1) Struktur: Aufbau × Korddurchmesser (mm)
2) Biegungspunkt: Biegungspunkt auf der S-S-Kurve innerhalb eines Bereichs von über 1% der Ausdehnungsrate
3) ein * (Stern) in Tabelle 3 bedeutet „mal". Z.B. 1 * 5 * 0,225 = 1 × 5 × 0,225
4) gemessen entsprechend JIS L1017-1983
5) gemessen entsprechend JIS L1017-1983

1) Struktur: Aufbau × Filamentdurchmesser (mm)
2) Biegungspunkt: Biegungspunkt auf der S-S-Kurve innerhalb eines Bereichs von über 1% der Ausdehnungsrate
3) ein * (Stern) in Tabelle 4 bedeutet „mal". Z.B. 1 * 3 * 0,2 = 1 × 3 × 0,2
4) UHT: ultra high tensile (ultradehnbar)

Tabelle 5
Wie oben erwähnt wird bei dem Luftreifen der vorliegenden Erfindung ein hervorragender Effekt darin erhalten, dass die Haltbarkeit und die Ruckgleitfestigkeit umfassend verbessert werden, indem die Karkassenlage und/oder die Gürtelschicht unter Einsatz eines spezifischen Stahlkords verwendet werden. Zusätzlich ist die PCI nicht erforderlich und die Produktivität kann verbessert werden.
Im Folgenden wird eine zweite Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben.
Diese Ausführungsform ist im Wesentlichen ähnlich der ersten Ausführungsform; jedoch besteht mindestens eine Karkassenlage des Karkassenabschnitts aus einem Stahlkord mit einer 1 × 3-Struktur, und ein Stahlkord mit einer bestimmten Beschaffenheit wird hierfür verwendet.
Bei dem normalen 1 × 3-Stahlkord beträgt die Dehnbarkeit vor Bruch ungefähr 2% sowohl bei dem Kord als auch bei dem Filament. Jedoch ist in der vorliegenden Ausführungsform eine Korddehnbarkeit vor Bruch von 3,5% oder mehr und bevorzugt 4,0% oder mehr erforderlich. Wenn die Korddehnbarkeit vor Bruch weniger als 3,5% beträgt, wird nicht nur das Ruckgleitphänomen erzeugt, sondern auch die Ermüdungsbeständigkeit des Kords wesentlich verschlechtert.
Wie zuvor erwähnt wird nur eine Belastung von ungefähr 10% der Zugbelastung beim Bruch auf den Lagenkord im Reifen angewendet. Es ist bevorzugt, die Korddehnbarkeit vor Bruch auf unter 15%, bevorzugt unter 10% und insbesondere bevorzugt unter 8% festzulegen.
Der spezifische Stahlkord wird auf eine ähnliche Weise wie in der ersten Ausführungsform hergestellt.
Weiter beträgt der Durchmesser des Filaments des Stahlkords 0,125 bis 0,275 mm, bevorzugt 0,125 bis 0,230 mm. Wenn der Durchmesser weniger als 0,125 beträgt, ist es schwer, das Filament im Herstellungsprozess zu dehnen und ein hoher Zugwiderstand kann entstehen. Als Ergebnis wird die Kordfestigkeit verringert und daher die Festigkeit des Reifenkörpers verringert. Wenn der Durchmesser mehr als 0,275 mm beträgt, wird die Ermüdungseigenschaft verschlechtert und der Korddurchmesser wird zu dick.
Die in der vorliegenden Ausführungsform verwendete Karkassenlage ist ein Gummifell, das aus Stahlkorden und der Matrixgummimischung besteht, und kann durch ein herkömmliches Verfahren hergestellt werden.
Die Struktur des Radialreifens für Personenkraftwagen der vorliegenden Ausführungsform wird im Folgenden unter Bezug auf die Zeichnungen beschrieben.
Eine schematische Querschnittsansicht des Radialreifens für Personenkraftwagen entsprechend der vorliegenden Ausführungsform ist in 1, 2 und 3 beispielhaft veranschaulicht.
Beide Enden einer Karkassenlage 4, die den Stahlkord verwendet, bei welchem eine Kordrichtung eine Radialrichtung des Reifens darstellt, werden um ein Paar von rechten und linken Wulstkernen 6 gebogen. Eine Höhe h eines gebogenen Abschnitts beträgt 60% einer Höhe H der Karkassenlage 4. Eine Höhe h' eines Wulstfüllgummis 9 beträgt 50% der Höhe H. Zwei Schichten von Stahlgürteln 5 sind über der Karkassenlage 4 in der radialen Richtung des Reifens ringförmig angeordnet. In 2 sind zwei Schichten gürtelverstärkender Schichten 7 und 8 am äußeren Rand davon angeordnet und ein Laufflächengummi 3 ist in einem die Straße berührenden Reifenoberflächenabschnitt über den gürtelverstärkenden Schichten angeordnet. Weiter sind ein Seitenwandabschnitt 2 und ein Wulstabschnitt 1 an beiden Seiten des Laufflächengummis 3 auf der Karkassenschicht angeordnet.
Ein bei Reifenpanne lauffähiger Luftreifen 20C in 3 ist so aufgebaut, dass eine verstärkende Gummischicht 10 mit einem sichelförmigen Querschnitt (z.B. Gummi mit einer Maximaldicke von 13 mm und einer Härte von 80°) zum Verteilen und Tragen einer Belastung auf einer inneren peripheren Oberfläche der Karkassenlage 4 im Seitenwandabschnitt 2 angeordnet ist. Die anderen Elemente außer diesem sind die gleichen wie für 1. Dieser Reifen kann auch eine gürtelverstärkende Schicht aufweisen, wie in 2 gezeigt ist.
Die verschiedenen Arten von Auswertungsverfahren, die für die unten erwähnten Beispiele und Vergleichsbeispiele verwendet werden, waren die folgenden:
(1) Kordzugbelastungstest
Auf dieselbe Weise durchgeführt wie bei den zuvor genannten Beispielen.
(2) Filamentzugbelastungstest
Auf dieselbe Weise durchgeführt wie bei den zuvor genannten Beispielen.
(3) Walzenhaltbarkeitstest
Auf dieselbe Weise durchgeführt wie bei den zuvor genannten Beispielen.
(4) Test der Ruckgleiteigenschaften von tatsächlichen Fahrzeugen (Ruckgleitfestigkeitstest)
Auf dieselbe Weise durchgeführt wie bei den zuvor genannten Beispielen.
Bei den Reifen der Beispiele und Vergleichsbeispiele ist die für eine Stahlkord-verstärkte Karkassenschicht verwendete Mischung des Beschichtungsgummis (der Gummischicht) in Tabelle 1 gezeigt (d.h., die Mischung kann im Wesentlichen die gleiche sein wie bei der ersten Ausführungsform) und im Karkassenlagenkord enthaltene Bestandteile sind in den Tabellen 6 und 7 gezeigt. Zudem ist die Gummimischung des für die Stahlkord-verstärkte Gürtelschicht (und gürtelverstärkenden Schichten) verwendeten Beschichtungsgummis der vorliegenden Erfindung in Tabelle 2 gezeigt (d.h. die Mischung kann im Wesentlichen die gleiche sein wie in der ersten Ausführungsform).
Unter Verwendung dieser Mischungen wurde ein Reifen mit einer Reifengröße von 195/65 R14 und einem schlauchlosen Aufbau erhalten, und die Haltbarkeit und Ruckgleitfestigkeit des Reifens wurden gemessen. Die Ergebnisse sind in Tabellen 6 und 7 gezeigt. Außer der Änderung der Bestandteile des Karkassenlagenkords wurde in allen Fällen der gleiche Reifen verwendet und ausgewertet.
Im Folgenden werden die Beispiele und Vergleichsbeispiele der vorliegenden Ausführungsform im Detail beschrieben.
Vergleichsbeispiel 21
Dies ist ein Reifen, der eine Polyesterkarkasse verwendet, die allgemein kommerziell verkauft wird. Dieser Reifen wurde als Kontrolle verwendet. Der Reifen wurde auf dieselbe Weise wie andere auszuwertende Stahllagenreifen hergestellt, außer dass ein gummibeschichtetes Tuch wie folgt für die Karkassenlage angefertigt wurde.
Sein Karkassenlagenkord war ein für herkömmliche Reifen verwendeter Mehrfachpolyesterkord, der ein Mehrfachpolyestergarn von 1.670 dtx/2-Lagen umfasste, das auf dieselbe Weise wie in der ersten Ausführungsform angefertigt wurde.
Ein Gummifell wurde angefertigt, sodass die auf die zuvor genannte Weise gebildeten Korde mit einer Kordzahl von 50 pro 5 cm vorgesehen wurden.
Der Reifen wurde unter Vulkanisierungsbedingungen hergestellt, welche 170°C × 13 Minuten betrugen, wobei der PCI-Innendruck 2,5 kg/cm² und die Zeitdauer 26 min betrug.
Dieser dem herkömmlichen im wesentlichen gleiche Reifen wurde als Kontrollreifen gewählt und die Reifenhaltbarkeit und Ruckgleitfestigkeit wurden bestimmt.
Vergleichsbeispiel 22
Ein hoch zugbeständiger Stahlkord mit einem Filamentdurchmesser von 0,3 mm und einem 1 × 3-Aufbau, der als herkömmlicher Gürtelkord im Lagenmaterial verwendet wurde, wurde eingesetzt. Ein Gummifell wurde auf dieselbe Weise angefertigt, wie in dem Vergleichsbeispiel 21, außer dass der hoch zugbeständige Stahlkord mit einem Filamentdurchmesser von 0,3 mm und einem 1 × 3-Aufbau, der als herkömmlicher Gürtelkord im Lagermaterial verwendet wurde, eingesetzt wurde. Dieses Gummifell wurde für die Karkassenlage verwendet. Da dieser Kord eine hohe Kordfestigkeit aufwies, wurde das Gummifell so aufgebaut, dass die Kordzahl 19,3 pro 5 cm betrug und die Gesamtlagenfestigkeit im Reifen auf dasselbe Niveau wie das des Kontrollreifens gebracht wurde. Weiter wurde keine PCI durchgeführt.
Da die Filamentdehnbarkeit vor Bruch gering war und der Filamentdurchmesser groß war, wurde die Reifenhaltbarkeit im Vergleich mit dem Kontrollreifen start verringert.
Vergleichsbeispiel 23
Ein Stahlkord aus einem Stahlmaterial normaler Festigkeit und mit einem Filamentdurchmesser von 0,3 mm und einem 1 × 3-Aufbau wurde als das Lagermaterial verwendet. Die experimentellen Bedingungen waren die gleichen wie jene im Vergleichsbeispiel 22, außer das eine Kordzahl von 21 pro 5 cm festgelegt wurde, um die gesamte Reifenfestigkeit sicherzustellen.
Da das Filament dieses Kords so aufgebaut war, dass die Dehnbarkeit vor Bruch groß war, indem die Schrittweite auf 8 mm und die Formhöhe auf 0,68 mm festgelegt wurden, betrug der Korddurchmesser ungefähr 1,05 mm.
Die Reifenhaltbarkeit wurde im Vergleich mit dem Vergleichsbeispiel 22 verbessert, war jedoch immer noch schlechter als beim Kontrollreifen.
Vergleichsbeispiel 24
Ein Stahlkord aus einem Stahlmaterial normaler Festigkeit und mit einem Filamentdurchmesser von 0,25 mm und einem 1 * 3-Aufbau wurde als das Lagenmaterial verwendet. Die experimentellen Bedingungen waren dieselben wie jene im Vergleichsbeispiel 22, außer das eine Kordzahl von 29 pro 5 cm festgelegt wurde. Da dieser Kord so aufgebaut war, dass sein Aufbau derselbe war, wie beim herkömmlichen Stahlkord und die Dehnbarkeit vor Bruch groß gemacht wurde, war die Reifenhaltbarkeit gering und das Ruckgleitphänomen wurde beobachtet.
Beispiel 21
Ein Stahlkord aus einem Stahlmaterial normaler Festigkeit und mit einem Filamentdurchmesser von 0,25 mm und einem 1 × 3-Aufbau wurde als das Lagermaterial verwendet. Die experimentellen Bedingungen waren dieselben wie jene im Vergleichsbeispiel 24, außer das eine Kordzahl auf 29 pro 5 cm festgelegt wurde.
Da das Filament dieses Kords so aufgebaut war, dass die Dehnbarkeit vor Bruch groß war, indem die Schrittweite auf 8 mm und die Formhöhe auf ungefähr 0,6 mm festgelegt wurden, wurde die Reifenhaltbarkeit verbessert und das Ruckgleiten wurde nicht beobachtet. Als Ergebnis konnte eine bessere Haltbarkeit als im Kontrollreifen sichergestellt werden.
Vergleichsbeispiel 25
Ein Stahlkord aus einem Stahlmaterial normaler Festigkeit und mit einem Filamentdurchmesser von 0,20 mm und einem 1 × 3- Aufbau wurde als das Lagermaterial verwendet. Die Kordzahl wurde auf 50 pro 5 cm festgelegt, da der Kord im Wesentlichen dieselbe Kordfestigkeit wie der Kontrollreifen aufwies. Die Schrittweite des Filaments betrug ungefähr 11 mm, die Formhöhe betrug 0,4 mm und die S-S-Kurve des Kords hatte keinen Biegungspunkt wie beim normalen Stahlkord. Als Ergebnis war die Reifenhaltbarkeit schlecht und das Ruckgleiten wurde beobachtet.
Beispiele 22 bis 24
Ein Stahlkord aus einem Stahlmaterial normaler Festigkeit und mit einem Filamentdurchmesser von 0,20 mm und einem 1 × 3-Aufbau wurde als das Lagermaterial verwendet. Die Kordzahl wurde auf 50 pro 5 cm festgelegt, da der Kord im Wesentlichen dieselbe Kordfestigkeit wie der Kontrollreifen aufwies. Die Schrittweiten des Filamente der Beispiele 22, 23 und 24 wurden jeweils auf ungefähr 10 mm, ungefähr 10 mm und ungefähr 11,5 mm festgelegt. Die Formhöhen betrugen jeweils 0,75 mm, 0,88 mm und 1,1 mm. Die S-S-Kurve des Kords hatte einen Biegungspunkt, der von dem des herkömmlichen Stahlkords verschieden war, und die Dehnbarkeit vor Bruch hatte sich vergrößert. Als Ergebnis wurde die Reifenhaltbarkeit verbessert und das Ruckgleiten wurde nicht beobachtet.
Vergleichsbeispiel 26 und Beispiel 25
Der Stahlkord aus einem Stahlmaterial normaler Festigkeit und mit einem Filamentdurchmesser von 0,15 mm und einem 1 × 3-Aufbau wurde als das Lagermaterial verwendet. Da die Kordfestigkeit gering war, wurde in diesem Fall die Kordzahl auf 80 pro 5 cm festgelegt. Da weiter die Dehnbarkeit vor Bruch des Vergleichsbeispiels 26 und des Beispiels 25 jeweils auf 2,2% und 5,6% eingestellt und festgelegt wurden, wurde ein großer Unterschied in der Reifenhaltbarkeit beobachtet und solch ein Unterschied wurde auch beim Ruckgleiten festgestellt.
Die S-S-Kurve des Stahlkords, der in jedem der oben genannten Beispiele und Vergleichsbeispiele verwendet wurde, wird in 7 gezeigt.
Tabelle 6
Tabelle 7
Wie oben erwähnt wird in Überseinstimmung mit dem Luftreifen für einen Personenkraftwagen in der vorliegenden Ausführungsform der Vorteil erhalten, dass die Haltbarkeit und die Ruckgleitfestigkeit stark verbessert werden, indem die Karkassenlage unter Verwendung eines spezifischen Stahlkords eingesetzt wird. Da die PCI nicht erforderlich ist, kann auch zusätzlich die Produktivität verbessert werden.
Im Folgenden wird eine dritte Ausführungsform entsprechend der vorliegenden Erfindung beschrieben.
Die vorliegende Ausführungsform ist dadurch gekennzeichnet, dass der Fahrkomfort und die Ruckgleitfestigkeit eines Luftreifens, der eine von einem Stahlkord verstärkte Karkassenlage aufweist, verbessert werden kann, indem ein organischer Kord oder ein spezifischer Stahlkord für mindestens eine Schicht des Gürtelabschnitts verwendet wird, um so die Steifigkeit des Gürtelabschnitts zu verringern.
Bei dem Luftreifen für einen Personenkraftwagen der vorliegenden Ausführungsform besteht mindestens eine Schicht des Gürtelabschnitts, welche mindestens zwei Schichten umfasst, aus einem organischen Faserkord oder einem spezifischen Stahlkord entsprechend der vorliegenden Ausführungsform. Dementsprechend bestehen z.B. in dem Fall, in dem der Gürtelabschnitt zwei Schichten umfasst, die Gürtelschichten aus einer Kombination einer Schicht organischer Faserkorde und einer herkömmlichen Stahlkordschicht oder einer Verbindung der spezifischen Stahlkordschicht entsprechend der vorliegenden Ausführungsform und einer herkömmlichen Stahlkordschicht, oder einer Verbindung von zwei Schichten organischer Fasern, oder einer Verbindung von zwei spezifischen Stahlfaserschichten entsprechend der vorliegenden Ausführungsform oder einer Verbindung einer Schicht organischer Fasern und der spezifischen Stahlkordschicht entsprechend der vorliegenden Ausführungsform.
Die Art von organischem Faserkord ist nicht besonders eingeschränkt und beinhaltet allgemein verwendete organische Fasern, z.B. einen Polyesterkord wie Polyethylenterephtalat, Polyethylennaphtalat und Ähnliches, einen aromatischen Polyamid(Aramid)-Kord, einen alifatischen Polyamidkord wie z.B. Nylon und Ähnliches, einen Polybenzoxasol(PBO)-Kord, einen Polyvenylalkohol(PVA)-Kord, einen Polyolefinketon(POK)-Kord, einen Viskosekord und Ähnliches. Weiter können diese Korde in Verbindung eingesetzt werden. Unter diesen Korde sind ein Polyesterkord und ein Aramidkord im Hinblick auf die Wirkung bevorzugt.
Ein Beispiel der Gummimischung des Beschichtungsgummis für die mit organischen Korde verstärkte Gürtelschicht und gürtelverstärkende Schicht ist in Tabelle 8 gezeigt. TABELLE 8

1) #1500 (MARKE, HERGESTELLT VON JSR CO., LTD.)
2) NOCRAC 6C (HANDELSNAME, HERGESTELLT VON OUCHI SHINKO CHEMICAL INDUSTRIES CO., LTD.)
3) NOCCELER NS (HANDELSNAME, HERGESTELLT VON OUCHI SHINKO CHEMICAL INDUSTRIES CO., LTD.) M50 (ZUGBELASTUNG BEI 50% AUSDEHNUNG) = 2,8 MPa M100 (ZUGBELASTUNG BEI 100 AUSDEHNUNG) = 4,7 Mpa

Es sollte angemerkt werden, dass bei den Reifen der folgenden Beispiele und Vergleichsbeispiele der vorliegenden Ausführungsform die Mischung des Beschichtungsgummis (die Gummischicht), die für eine stahlkordverstärkte Karkassenlage verwendet wird, jene sein kann, die in Tabelle 1 gezeigt ist (d.h. die Mischung kann im Wesentlichen dieselbe wie in der ersten Ausführungsform sein). Ähnlich kann die Gummimischung des Beschichtungsgummis, der für die stahlkordverstärkte Gürtelschicht (und die gürtelverstärkenden Schichten) der vorliegenden Ausführungsform verwendet wird, jene sein kann, die in Tabelle 2 gezeigt ist (d.h., dass die Mischung im Wesentlichen dieselbe sein kann wie in der ersten Ausführungsform).
Entsprechend dieser Ausführungsform ist, wie oben erwähnt, das Merkmal des in mindestens einer Schicht der Gürtelschichten verwendeten spezifischen Stahlkords dadurch zusammengefasst, dass "die auf den Kord angewendete Verdrehungsbeaufschlagung von der Verformung der Krümmung des Filaments absorbiert wird". Dementsprechend, solange der Kord aus einem geeigneten Kordmaterial hergestellt ist, ist der Aufbau nicht besonders eingeschränkt und alle zuvor beschriebenen Arten können verwendet werden.
Wenn dieser spezifische Stahlkord für mindestens eine Schicht des Gürtelkords verwendet wird, beträgt die Verringerungsrate des Durchmessers des Kords 35% oder mehr und bevorzugt 45% oder mehr, um auseichend die Ermüdungseigenschaften des Kords sicherzustellen.
Wie in der ersten Ausführungsform genannt, wird des weiteren bedacht, dass der organische Lagenkord im Reifen ungefähr 10% der Bruchkraft erhält, und der Stahlkord der vorliegenden Ausführungsform dehnt sich unter einer geringen Belastung leicht aus und weist insbesondere ein anfängliches Ausdehnungs-Elastizitätsmodul auf, das gleich jenem von Nylon oder Polyester ist, und der Fahrkomfort des Reifens kann verbessert werden.
Weiter beträgt der Durchmesser des Filaments des spezifischen Stahlkords 0,125 bis 0,275 mm und bevorzugt 0,125 bis 0,230 mm. Wenn der Durchmesser weniger als 0,125 mm beträgt, wird die Kordfestigkeit verringert, da es schwer ist, den Kord zu dehnen und es daher schwer ist, eine ausreichende Zugfestikeit zum Zeitpunkt der Herstellung bereitzustellen. Wenn der Durchmesser über 0,275 mm beträgt, werden die Ermüdungseigenschaften verschlechtert und der Korddurchmesser wird zu dick.
Herkömmlicher Weise wurde als Verstärkungsmaterial für die Gürtelschicht eines Radialreifens in vielen Fällen Stahlkord verwendet. Jedoch besteht bei solch einer Anwendung ein Nachteil darin, dass ein Kordverbiegen erzeugt wird, wenn die Kordanzahl verringert wird, um das Gewicht der Stahlkorde zu verringern. Dies stellte ein Hindernis beim Leichtermachen des Reifens dar.
Ein sogenannter offener Kord, bei welchem die Matrixgummimischung in den Kord hineinimprägniert wird, um die Korrosionsermüdungsbeständigkeit zu verbessern, wird herkömmlicher Weise als Gürtelkord eingesetzt. Jedoch kann sich in dem Fall des Filaments des für die vorliegende Ausführungsform verwendeten Stahlkords dieses zu einem Ausmaß verformen, dass sein Durchmesser unter einer Belastung, die ein Drittel der Bruchbelastung beträgt, um 35% oder mehr verringert wird, wodurch die Ermüdungsbeständigkeit des Kords, wie oben erwähnt, wesentlich verbessert wird. Weiter wird bei dem Kord der vorliegenden Ausführungsform ein bei den herkömmlichen Stahlkorden gesehenes Kordverbiegen nicht erzeugt, selbst wenn die Kordzahl des Gürtelkords stark reduziert wird. Der Stahlkord der vorliegenden Ausführungsform wird gebildet, indem eine Vielzahl von Filamenten mit einem Strangdurchmesser von 0,125 bis 0,275 mm übereinandergelegt wird. Der Stahlkord hat einen Biegungspunkt auf seiner S-S Kurve innerhalb eines Bereichs von über 1% der Ausdehnungsrate und weist eine Verringerungsrate des Durchmessers des Kords auf, die größer oder gleich 20% und bevorzugt großer oder gleich 35% ist. Dementsprechend besteht ein Vorteil darin, dass das bei dem herkömmlichen Stahlkord beobachtete Kordverbiegen nicht erzeugt wird, selbst wenn die Kordzahl des Gürtelkords wesentlich verringert wird.
In der vorliegenden Ausführungsform kann dieser Stahlkord für mindestens eine Schicht des Gürtelabschnitts verwendet werden.
Weiter kann der Luftreifen für Personenkraftwagen der vorliegenden Ausführungsform mindestens eine gürtelverstärkende Schicht aufweisen. Diese gürtelverstärkende Schicht kann über die Gesamtheit (als "Kappe") und/oder an beiden Endabschnitten (als "Schicht") der Gürtelschicht vorgesehen werden.
Die in dieser Ausführungsform verwendete Gürtelschicht umfasst den Verstärkungskord und die Matrixgummimischung, und kann auf herkömmliche Weise hergestellt werden.
Ein Aufbau des Luftreifens entsprechend der vorliegenden Ausführungsform wird im Folgenden unter Bezug auf die Zeichnungen beschrieben. Eine schematische Querschnittsansicht des Luftreifens der vorliegenden Ausführungsform ist jeweils in den 1, 2 und 3 gezeigt.
Ein Luftreifen 20a in 1 ist so aufgebaut, dass beide Enden einer den Stahlkord verwendeten Karkassenlage 4, in welche die Korde in der radialen Richtung des Reifens angeordnet sind, um ein Paar von rechten und linken Wulstdrähten (Wulstkernen) 6 herumgebogen sind. Eine Höhe h des gebogenen Abschnitts beträgt 60% einer Höhe H der Karkassenlage 4 und eine Höhe h' eines Wulstfüllgummis 9 beträgt 50% der Höhe H. Zwei Schichten von Stahlgürteln 5 sind über der Karkassenlage 4 in der radialen Richtung des Reifens ringförmig angeordnet und mindestens eine Schicht dieses Gürtels ist aus organischem Faser- oder Stahlkord entsprechend der vorliegenden Ausführungsform. Weiter ist der Laufflächengummi 3 auf einem die Straße berührenden Oberflächenabschnitt des Reifens über den Gürteln 5 angeordnet. Weiter sind ein Seitenwandabschnitt 2 und ein Wulstabschnitt 1 auf der Karkassenschicht auf beiden Seiten des Laufflächengummis angeordnet.
Der Luftreifen 20b in 2 ist so aufgebaut, dass zwei Lagen von gürtelverstärkenden Schichten 7 (Kappe) und 8 (Schicht) an einer äußeren peripheren Seite der beiden Schichten des auf dieselbe Weise wie in 1 vorgesehenen Stahlgürtels 5 angeordnet sind. Andere Bestandteile außer diesen sind dieselben wie in 1.
Ein bei Reifenpanne lauffähiger Luftreifen 20C in 3 ist so aufgebaut, dass die verstärkende Gummischicht 10, die einen sichelförmigen Querschnitt (z.B. Gummi mit einer Maximaldicke von 13 mm und einer Härte von 80 Grad) aufweist, um eine Belastung zu verteilen und zu tragen, und ist auf der inneren peripheren Oberfläche der Karkassenlage im Seitenwandabschnitt 2. Bestandteile außer diesen sind dieselben wie in 1.
Erklärung des Kords
Tabelle 9 beschreibt die Details des Gürtelkords entsprechend der vorliegenden Ausführungsform und eines herkömmlichen Gürtelkords. Weiter zeigt 8 eine S-S Kurve jedes der Kords in Tabelle 9.
Der Kord Nr. 1 ist ein Stahlkord mit einem offenen 1 × 3 × 0,3 Aufbau, der ein Beispiel des als Gürtelkord eines herkömmlichen Radialreifens verwendeten Kords dient. Der Kord zeigt die mit (31) in 8 bezeichnete Kurve.
Der Kord Nr. 2 besteht aus einem Aramid-Multigarn von 1670 dtex/2 Aufbau unter Verwendung von Kevlar (Marke, hergestellt von E.I. Du Pont de Nemours). Die Verdrehungszahl sowohl der Lagenverdrehung als auch der Kabelverdrehung betrug 32 Drehungen/10 cm. Der Kord, an welchem ein Klebstoff angebracht wurde, wurde durch Tauchbehandlung des Aramidlagenkords in einem Epoxy-artigen Klebstoff und einem Resorcinol-Formaldehyd-Latex-artigen Klebstoff entsprechend einem bekannten Verfahren gebildet. Der erhaltene Kord zeigt die mit (32) in 8 bezeichnete S-S Kurve.
Der Kord Nr. 3 ist ein Monofilament aus einem Polyester mit 3340 dtex, welches auf dieselbe Weise wie im Fall der Aramidfaser der Nr. 2 mit einer Tauchlösung behandelt wurde. Der Kord zeigt die mit (33) in 8 bezeichnete S-S Kurve.
Der Kord Nr. 4 ist ein Stahlkord mit 1 × 3 × 0,3 Aufbau, der eine Schrittweite von 8 mm und eine Filamentformhöhe von 1,1 mm aufweist, um in der Lage zu sein, eine Verdrehung durch Filamentverformung zu absorbieren. Die mit (34) in 8 gezeigte S-S Kurve wird erhalten.
Der Kord Nr. 5 ist ein Stahlkord mit 1 × 5 × 0,15 Aufbau, der eine Schrittweite von 7,55 mm und eine Filamentformhöhe von 0,64 mm aufweist, um in der Lage zu sein, eine Verdrehung durch Filamentverformung zu absorbieren. Die mit (35) in 8 bezeichnete S-S Kurve wird erhalten. Die Korde Nr. 4 und Nr. 5 sind jene entsprechend der vorliegenden Erfindung, die eindeutig einen Biegungspunkt in ihren S-S Kurven zeigen.
Der Kord Nr. 6 ist ein Stahlkord mit 1 × 5 × 0,225 Aufbau als Beispiel des als Gürtelkord für einen herkömmlichen Radialreifen verwendeten Kords. Dieser Kord zeigt eine ähnliche Bewegung wie der Kord Nr. 1, und die mit (36) in 8 gezeigte S-S Kurve wird erhalten.
Die Ergebnisse in einem Fall, in welchem ein organischer Faserkord oder ein oben genannter Stahlkord für die Gürtelschicht des Reifens verwendet werden, werden im Folgenden detailliert anhand von Beispielen und Vergleichsbeispielen beschrieben.
Normale Reifen sind in einem Vergleichsbeispiel 31 und Beispielen 31 bis 35 beispielhaft veranschaulicht.
Der zu prüfende Reifen weist den in 1 gezeigten Aufbau und eine schlauchlose Struktur mit einer Größe 195/65 R14 auf, und verwendet ein Gummifell als Karkassenlage, in welcher der herkömmliche Stahlkord mit 1 × 5 × 0,225 Aufbau mit einer Kordzahl von 36 pro 5 cm vorgesehen ist. Der Gürtel umfasst zwei Schichten. In dem im Vergleichsbeispiel 31 und den Beispielen 31 bis 34 verwendeten Reifen umfasst eine Lage eine mit dem herkömmlichen Stahlkord verstärkte Lage und eine andere Lage umfasst eine mit dem in Tabelle 9 gezeigten Kord verstärkte Lage. In dem im Beispiel 35 verwendeten Reifen sind beide Lagen mit dem Kord der vorliegenden Ausführungsform verstärkt. Der für jeden der Reifen verwendete Kord und sein Material und Aufbau sind in Tabellen 9 und 10 gezeigt. Der Gürtelkord ist unter einem Winkel von 20 Grad in Bezug auf die periphere Richtung des Reifens angeordnet. Die Mischung des Gummiverbunds, die für jedes der oben genannten Gummifelle (die stahlkordverstärkte Karkassenlage) verwendet wird, kann jene in Tabelle 1 gezeigte sein (die gleiche wie in der ersten Ausführungsform), wie zuvor erwähnt. Der Reifen wurde unter den folgenden Bedingungen gebildet und der Fahrkomfort und das Ruckgleitverhalten des Reifens wurden gemessen. Die Resultate sind in Tabelle 10 gezeigt. Außer dass die Bestandteile des Gürtelkords geändert wurden, wiesen alle für die Messung verwendeten Reifen die gleichen Merkmale auf.
Vergleichsbeispiel 31
Der Reifen wurde so gebildet, dass beide Gürtelschichten das Gummifell verwendeten, welches durch Vorsehen des Stahlkords mit einem Aufbau von 1 × 3 × 0,30 (der Kord Nr. 1) als Verstärkungsmaterial mit einer Kordzahl von 33 pro 5 cm angefertigt wurde.
Der Kord wies einen Aufbau auf, der derselbe wie jener des normalen Gürtelkords war. Dementsprechend war die Bruchdehnbarkeit gering, der Fahrkomfort war nicht ausreichend und das Ruckgleitphänomen wurde beobachtet. Indem der Reifen des Vergleichsbeispiels 31 als Kontrollreifen festgelegt wurde, wurde die Reifenperformance jedes der Beispiele bestimmt.
Beispiel 31
Von den zwei Lagen von Gürtelschichten wurde der Aramidkord mit 1670 dtex/2 und einer Verdrehungszahl von 32 × 32 (Verdrehungszahl der Lagenverdrehung × Verdrehungszahl der Kabelverdrehung)/10 cm als Gürtelkord für eine Lage verwendet. In diesem Fall wurde die Kordzahl auf 33 pro 5 cm wie im Vergleichsbeispiel 1 festgelegt. Da die Bruchdehnbarkeit des Kords vergrößert wurde, wurde der Fahrkomfort des Reifens verbessert und das Ruckgleiten wurde eliminiert.
Beispiel 32
Für eine der beiden Lagen der Gürtelschichten wurde ein Gummifell als Gürtelkord verwendet, bei welchem ein Polyester (PET: Polyethylenterephthalat)-Monofilament (Kord Nr. 3) mit 3340 dtex und einer Kordzahl von 52 pro 5 cm vorgesehen war. Da PET verwendet wurde, wurde die Dehnbarkeit vor Bruch des Kords wesentlich erhöht, der Fahrkomfort des Reifens verbessert und das Ruckgleiten eliminiert.
Beispiel 33
Für eine der beiden Lagen der Gürtelschichten, wurde ein Gummifell verwendet, das auf dieselbe Weise wie das Vergleichsbeispiel 1 angefertigt wurde, außer dass der Stahlkord Nr. 4 als Gürtelkord verwendet wurde. Der Stahlkord Nr. 4 hat einen 1 × 3 × 0,3 Aufbau, eine Schrittweite von 8 mm und eine Formhöhe von 1,1 mm und war in der Lage, eine Verdrehung durch die Verformung des Filaments zu absorbieren. Da die Verdrehung durch die Verformung der Krümmung des Filaments absorbiert werden konnte, wurden sowohl der Fahrkomfort als auch die Ruckgleitfestigkeit verbessert.
Beispiel 34
Für eine Lage der beiden Lagen der Gürtelschichten wurde ein Gummifell verwendet, das auf dieselbe Weise wie das Vergleichsbeispiel 1 angefertigt wurde, außer dass der Stahlkord Nr. 5 als Gürtelkord verwendet wurde. Die Kordzahl wurde auf 45 pro 5 cm festgelegt, um die geringe Festigkeit zu überwinden. Der Stahlkord Nr. 5 hatte einen 1 × 5 × 0,15 Aufbau, eine Schrittweite von 7,5 mm und eine Formhöhe von 0,64 mm und war in der Lage, Verdrehungen durch die Verformung des Filaments zu absorbieren. Sowohl der Fahrkomfort als auch die Ruckgleitfestigkeit wurden wie beim Beispiel 33 stark verbessert.
Beispiel 35
Beide Lagen der Gürtelschichten verwendeten das im Beispiel 33 angefertigte Gummifell. Der Fahrkomfort wurde weiter im Vergleich mit dem Beispiel 33 verbessert und das Ruckgleiten wurde eliminiert. Im Folgenden werden bei Reifenpanne lauffähige Reifen in einem Vergleichsbeispiel 32 und einem Beispiel 36 beispielhaft beschrieben, wie in Tabelle 11 gezeigt.
Der zu untersuchende Reifen hatte den in 3 gezeigten Aufbau. Der Gürtel umfasst zwei Schichten, eine Schicht verwendet ein Gummifell, das durch Vorsehen von Stahlkorden mit einem 1 × 5 × 0,225 Aufbau und einer Kordzahl von 36 pro 5 cm angefertigt wurde, und eine andere Schicht verwendet ein Gummifell, das wie in Tabelle 11 gezeigt angefertigt wurde. Weiter ist eine verstärkende Gummischicht mit einer in Tabelle 1 gezeigten Mischung, einer Härte von 80° nach Vulkanisation und einer Maximaldicke von 13 mm innerhalb des Karkassenhauptkörpers angeordnet. Außerdem wurden dieselben Strukturen wie beim normalen Reifen eingesetzt. Der Fahrkomfort und die Ruckgleitfestigkeit des so erhaltenen, bei Reifenpanne lauffähigen Reifens wurden gemessen. Die Ergebnisse sind in Tabelle 11 gezeigt.
Vergleichsbeispiel 32
Der Reifen wurde so gebildet, dass beide Gürtelschichten ein Gummifell verwendeten, welches durch Vorsehen des Stahlkords mit einem Aufbau von 1 × 5 × 0,225 (Kord Nr. 6) und einer Kordzahl von 36 pro 5 cm angefertigt wurde. Wenn der Innendruck ausreichend erhöht wurde, zeigen die Fahrleistungen des Kontrollreifens, dass der Fahrkomfort und die Ruckgleitfestigkeit nicht gut waren, da der Grad der Trennungsausdehnung des Kords gering war. Der Reifen des Beispiels 36 wurde gemessen, indem dieser Reifen des Vergleichsbeispiels 32 als Kontrollreifen festgelegt wurde.
Beispiel 36
Eine der beiden Lagen der Gürtelschichten verwendeten ein Gummifell, das auf dieselbe Weise wie das Vergleichsbeispiel 32 gebildet wurde und für eine andere Lage wurde das im Beispiel 34 verwendete Gummifell verwendet, bei welchem die Stahlkorde Nr. 5 als Gürtelkorde vorgesehen wurden, mit einer Kordzahl von 46 pro 5 cm.
Da die Verdrehung durch die Verformung der Krümmung des Filaments absorbiert werden konnte, wurde der Fahrkomfort des Reifens verbessert, das Ruckgleiten eliminiert und insbesondere ein Fahrkomfort besser als beim Kontrollreifen erreicht. Weiter war die Haltbarkeit im Zustand der Reifenpanne, bei welchem der Innendruck des Reifens niedrig wurde, im Vergleich mit dem Reifen des Vergleichsbeispiels 32 hervorragend. TABELLE 9

1) STRUKTUR: AUFBAU × FILAMENTDURCHMESSER (MM)
2) BIEGUNGSPUNKT: BIEGUNGSPUNKT AUF DER S-S KURVE INNERHALB EINES BEREICHS VON ÜBER 1% DER AUSDEHNUNGSRATENVERFORMUNG
3) EIN * (STERNCHEN) IN TABELLE 9 BEDEUTET "MAL". ZUM BEISPIEL 1 * 3 * 0,3 = 1 × 3 × 0,3
4) ARAMID: KEVLAR (MARKE, HERGESTELLT VON TORAY-DUPONT CO., LTD.)
5) POLYESTER: POLYETHYLEN TEREPHTHALAT (PET) MONOFILAMENT
6) GEMESSEN ENTSPRECHEND DER JIS L1017-1883

1) STRUKTUR: AUFBAU × DURCHMESSER DES FILAMENTS (mm)
2) ANZAHL: ANZAHL CORDE PRO 5 cm

Die in den Tests verwendeten verschiedenen Bestimmungsmethoden sind die Folgenden.
(1) Stahlkord-Zugbelastungstest
Durchgeführt auf dieselbe Weise wie in den zuvor genannten Beispielen.
Die Gesamt-Ausdehnung zum Bruchzeitpunkt wurde durch die folgende Formel berechnet.
Gesamt-Ausdehnung bei Trennung (%) = (E/L) × 100 wobei E die Ausdehnung bei der Trennung (mm) und L der Greifabstand (Abstand der Zugansatzpunkte) (mm) ist.
Weiter wurde die S-S Kurve mittels einer automatischen Belastungs-Ausdehnungs-Aufzeichnungsvorrichtung gezeichnet.
(2) Stahlfilament-Zugbelastungstest
Durchgeführt auf dieselbe Weise wie in den zuvor genannten Beispielen.
(3) Schrittweite und Formhöhe
Durchgeführt auf dieselbe Weise wie in den zuvor genannten Beispielen.
(4) Fahrkomfort
Ein tatsächlicher Fahrtest wurde auf trockener Asphaltstraße auf einem Testkurs unter Verwendung einer frontgetriebenen 4-türigen Limousine durchgeführt. Eine umfassende Beurteilung wurde basierend auf den Eindrücken eines Testfahrers durchgeführt.
Das Ergebnis der Beurteilung ist mittels eines numerischen Werts mit + oder – gezeigt, die einen Unterschied zwischen dem geprüften Reifen und dem Kontrollreifen anzeigen. Je größer ein positiver Wert, desto besser die Leistung. ± 0 bedeutet, dass der Testfahrer keinen Unterschied in der Leistung zwischen ihnen beobachten konnte. +1 bedeutet, dass die Leistung des geprüften Reifens zu einem solchen Grad verbessert wurde, dass der Testfahrer in der Lage war, den Unterschied zwischen ihnen zu entdecken, wenn er/sie ihn aufmerksam beobachtete. +2 bedeutet, dass die Leistung des verwendeten Reifens zu einem solchen Grad verbessert wurde, dass der Testfahrer in der Lage war, einen wesentlichen Leistungsunterschied zwischen ihnen festzustellen. +3 bedeutet, dass die Leistung des untersuchten Reifens zu einem Grad verbessert wurde, dass der Testfahrer in der Lage war, einen besonders markanten Unterschied in der Leistung zwischen ihnen zu entdecken. +4 bedeutet, dass die Leistung des untersuchten Reifens zu einem solchen Grad verbessert wurde, dass ein gewöhnlicher Fahrer (d.h. kein professioneller Testfahrer) einen Unterschied in der Leistung zwischen ihnen entdeckt haben könnte. Schließlich bedeutet +5, dass die Leistung des untersuchten Reifens so verbessert wurde, dass ein gewöhnlicher Fahrer einen Unterschied in der Leistung zwischen ihnen leicht entdeckt haben könnte.
(5) Ruckgleiteigenschaft tatsächlicher Fahrzeuge
(Ruckgleitfestigkeit)
Durchgeführt auf dieselbe Weise wie in den zuvor genannten Beispielen.
(6) Verringerungsrate des Korddurchmessers
Durchgeführt auf dieselbe Weise wie bei den zuvor genannten Beispielen.
Wie oben erwähnt, wird in dem Luftreifen entsprechend der vorliegenden Ausführungsform ein Vorteil erzielt, dass der Fahrkomfort und die Ruckgleitfestigkeit stark verbessert werden, indem organische Faserkorde oder spezifische Stahlkorde für mindestens eine Schicht der Gürtelschicht verwendet werden.
Im Folgenden wird eine vierte Ausführungsform entsprechend der vorliegenden Erfindung beschrieben.
Der Stahlkord, der für die vorliegende Ausführungsform verwendet wird, kann ein geringes Elastizitätsmodul und eine hohe Dehnbarkeit vor Bruch aufweisen, indem die Formhöhe in Relation zur Filamentschrittweite des Kords größer gemacht wird. Dementsprechend wird die Kompressionsermüdungsbeständigkeit im Vergleich mit dem herkömmlichen Stahlkord umfassend verbessert, so dass die Kompressionsbeaufschlagung durch die Verformung des Stahlkords selbst absorbiert werden kann.
In der vorliegenden Ausführungsform kann der Nachteil des herkömmlichen Stahlkords durch die oben genannte wesentliche Verbesserung der Kompressionsermüdungsbeständigkeit überwunden werden. Zusätzlich bleiben die bekannten vorteilhaften Merkmale des Stahlkords, wie z.B. die hohe Biegesteifigkeit und Ähnliches, effektiv so wie sie sind. Das heißt, dass in dem Fall des Vergleichs des PET Kords mit dem Stahlkord der Betrag der Biegung des Stahlkords bei einem Innendruck (des Reifens) von 0 kg/cm² verringert wird, da der Stahlkord eine höhere Biegesteifigkeit aufweist. Als Ergebnis wird die von den Reifen erzeugte Wärme auch verringert. Dementsprechend kann in der vorliegenden Ausführungsform ein Sicherheitsluftreifen bereitgestellt werden, der eine hervorragende Haltbarkeit beim Fahren mit Reifenpanne aufweist.
Der in der vorliegenden Ausführungsform verwendete Stahlkord weist einen 1 × n Aufbau auf, wobei n eine natürliche Zahl kleiner gleich 7 ist, bevorzugt kleiner gleich 6. Wenn n größer als 7 ist, wird die Filamentanordnung leicht gestört. Dies ist nicht bevorzugt, da die Imprägnationsleistung des Matrixgummis im Stahlkord verringert wird, die Ausrichtung des Kords gestört wird und kaum ein hoher Trenndehnungsgrad erhalten werden kann. Weiter beträgt der Durchmesser des Filaments des Stahlkords 0,125 bis 0,275 mm, bevorzugt 0,125 bis 0,230 mm. In einem Fall, bei dem der Durchmesser weniger als 0,125 mm beträgt, ist der Draht schwer ausdehnbar und daher ist es schwer, eine ausreichend große Zugfestigkeit bei der Herstellung zu erhalten. Als Ergebnis wird die Kordfestigkeit verringert und die Festigkeit des Körperelements des Reifens wird auch verringert. In einem Fall, bei dem der Durchmesser mehr als 0,275 mm beträgt, wird die Ermüdungsbeständigkeit verschlechtert. Weiter ist die Dehnbarkeit vor Bruch des aus dem Reifen herausgenommenen Stahlkords größer oder gleich 3,5%, bevorzugt größer oder gleich 4,0%. Hinsichtlich der Ermüdungsbeständigkeit des Stahlkords selbst ist es nicht bevorzugt, dass der Ausdehnungsgrad weniger als 3,5% beträgt.
Die in der vorliegenden Ausführungsform verwendete Karkassenlage besteht aus dem spezifischen Stahlkord und einer Matrixgummimischung und kann durch ein herkömmliches Verfahren hergestellt werden.
In der vorliegenden Ausführungsform wird die Haltbarkeit beim Laufen mit Reifenpanne weiter verbessert, indem eine verstärkende Gummischicht mit einem sichelförmigen Querschnitt auf einer inneren Oberfläche und/oder einer äußeren Oberfläche der den Stahlkord verwendenden Karkassenlage vorgesehen wird. Das Vorsehen der verstärkenden Gummischicht auf der Innenfläche ist besonders bevorzugt.
Bei dem Sicherheitsluftreifen der vorliegenden Ausführungsform kann mindestens eine Lage der unteren Karkassenschichten zwischen dem Seitenwandabschnitt und die äußere Oberfläche der den Stahlkord umfassenden Karkassenlage angeordnet werden.
Eine Struktur des Sicherheitsluftreifens entsprechend der vorliegenden Ausführungsform wird im Folgenden unter Bezug auf die Zeichnungen beschrieben.
Ein Beispiel einer schematischen Querschnittsansicht eines Luftreifens 20e der vorliegenden Ausführungsform ist in 9 gezeigt.
Beide Enden einer nach oben gewandten Karkassenlage 4a, die eine Schicht aus Stahlkord verwendet, bei dem eine Kordrichtung in einer radialen Richtung des Reifens 20e gerichtet ist, werden um ein Paar von rechten und linken Wulstkernen 6 und Wulstfüllern 9 herum gebogen. Zwei Schichten des Stahlgürtels 5 sind über der Karkassenlage 4a in einer radialen Richtung des Reifens angeordnet und ein Laufflächengummi 3 ist in einem die Straße berührenden Oberflächenabschnitt des Reifens, der über den Stahlgürteln 5 vorgesehen ist, angeordnet. Weiter sind Seitenwandgummis 2 auf der Karkassenschicht an beiden Seiten des Laufflächengummis 3 angeordnet.
Eine Anordnung des Karkassenabschnitts im Seitenabschnitt des Luftreifens in der vorliegenden Ausführungsform wird in den Strukturen I, II und III in 9A, 9B und 9C beispielhaft dargestellt.
Bei der Struktur I ist zusätzlich zu der nach oben gewandten, die Stahlkorde verwendenden Karkassenlage 4a eine verstärkende Gummischicht 10 mit einem sichelförmigen Querschnitt (z.B. einer Maximaldicke von 13 mm und einer Shore-Härte von 80 Grad) innerhalb der Karkassenlage 4a angeordnet, die eine 3P Karkassenstruktur aufweist, bei welcher eine Lage der unteren Karkasse 4b auf der vordersten Schicht angeordnet ist. Bei der Struktur II ist eine verstärkende Gummischicht 10 mit einem sichelförmigen Querschnitt innerhalb der Karkassenlage 4a angeordnet, die eine 2P Karkassenstruktur aufweist, bei welcher ein Ende der eine Lage von Stahlkord verwendenden Karkassenlage 4a nach oben zur vom Laufflächenabschnitt umgebenen Struktur gewandt ist. Bei der Struktur III ist die verstärkende Gummischicht 10 innerhalb der Karkassenlage 4a angeordnet, die einen 1P Karkassenabschnitt aufweist, bei welchem eine nach oben gewandte Lage eine umgebene Struktur bildet.
Eine Struktur des als Kontrolle verwendeten Karkassenabschnitts ist dieselbe wie jene der Struktur I, außer dass eine PET verwendende Karkassenlage anstatt einer Stahlkord verwendenden Karkassenlage eingesetzt wird. Der für diese Vergleichsbeispiele eingesetzte PET Kord wird durch Kabelverdrehen von zweilagig verdrehenden Garnen mit 1670 dtex (1670 dtex/2) erhalten.
Beispiel 41 bis 44 und Vergleichsbeispiel 41
Das Mischungsrezept einer Gummimischung für den Karkassenlagen-Matrixgummi und die verstärkende Gummischicht kann jenes in Tabelle 1 gezeigte sein (d.h., dass die Mischung im Wesentlichen dieselbe wie in der ersten Ausführungsform sein kann). Verschiedene Bestandteile des Karkassenlagenkords und der Aufbau des Karkassenabschnitts sind in Tabelle 12 gezeigt. Es sollte bemerkt werden, dass bei den Reifen der Beispiele und der Vergleichsbeispiele der vorliegenden Ausführungsform die Gummimischung des Beschichtungsgummis, der für die stahlkordverstärkte Gürtelschicht (und die gürtelverstärkenden Schichten) verwendet wird, jene in Tabelle 2 gezeigte sein kann (d.h., dass die Mischung im Wesentlichen dieselbe sein kann wie in der ersten Ausführungsform).
Die Haltbarkeit beim Laufen mit Reifenpanne und die Haltbarkeit beim Erhöhen des Innendrucks des Reifens wurden unter Verwendung eines Reifens mit der zuvor genannten Zusammensetzung und einer Reifengröße von 225/60 R16 gemessen. Die Ergebnisse sind in Tabelle 12 gezeigt. TABELLE 12

1) 1670 DTEX/2

Wie in Tabelle 12 gezeigt, wird bei dem im Zustand der Reifenpanne lauffähigen Luftreifen der vorliegenden Ausführungsform die Leistung beim Laufen mit Reifenpanne beträchtlich verbessert, während die hohe Haltbarkeit während des normalen Laufens, bei dem die Reifen auf normalen Innendruck gefüllt wurden, beibehalten wird.
Im Gegensatz dazu wird in dem Fall eines bei Reifenpanne lauffähigen Luftreifens, der PET als Karkassenlagenkord verwendet (Vergleichsbeispiel 41), die Haltbarkeit beim Laufen mit Reifenpanne wesentlich verschlechtert.
Wie oben erwähnt, wird bei dem mit Reifenpanne lauffähigen Luftreifen der vorliegenden Ausführungsform durch Einsatz der den spezifischen Stahlkord verwendenden Karkassenlage ein Vorteil erreicht, nämlich dass die Fahrleistungen bei Reifenpanne wesentlich verbessert werden können, während die hohe Haltbarkeit unter normalen Laufbedingungen, bei denen die Reifen auf normalen Innendruck gefüllt wurden, beibehalten wird.
Im Folgenden wird ein abgewandeltes Beispiel der vorliegenden Ausführungsform beschrieben.
Dieses abgewandelte Beispiel ist im Wesentlichen dasselbe wie die oben genannte vierte Ausführungsform; jedoch ist mindestens eine Schicht der Gummi-Filamentfaserverbindung mit einer bestimmten Größe und Zusammensetzung im Seitenwandabschnitt angeordnet.
Das heißt, dass bei diesem abgewandelten Beispiel die verstärkende Gummischicht 10 mit sicherförmigem Querschnitt innerhalb der Karkassenlage 4a der Seitenwand 2 der vierten Ausführungsform angeordnet ist (siehe 10), und mindestens eine Schicht der Gummi-Filamentfaserverbindung 11, die eine Dicke von 0,05 bis 2,0 mm aufweist und eine Filamentfaser mit einem Durchmesser (oder einem Maximaldurchmesser) von 0,0001 bis 0,1 mm und einer Länge von 8 mm oder mehr aufweist, sowie eine Gummikomponente sind auch in dem Seitenwandabschnitt angeordnet.
Bei diesem abgewandelten Beispiel ist es bevorzugt, dass die Gummi-Filamentfaserverbindung 11 4–50 Gew-% von Filamentfasern enthält. Weiter ist es bevorzugt, dass die Gummi-Filamentfaserverbindung 11 ein Non-Woven-Gewebe mit einem Flächengewicht von 10 bis 300 g/m² und die Matrixgummimischung umfasst. Des Weiteren kann zusätzlich eine Lage der unteren Karkassenschicht 4b zwischen dem Seitenwandabschnitt 2 und der äußeren Oberfläche der nach oben gewandten Karkassenlage 4a angeordnet sein.
In dem vorliegenden abgewandelten Beispiel ist die für die Gummi-Filamentfaserverbindung 11 als Schicht von faserverstärkenden Elementen verwendete Filamentfaser von einem Kordgewebe in einem Faserkord für einen Reifen verschieden und ist nicht so aufgebaut, dass eine Vielzahl von Faserbündeln übereinandergelegt oder verwebt werden. Kurz gesagt wird bevorzugt ein Non-Woven-Gewebe als Filamentfaser eingesetzt.
Als Material für die in der Gummi-Filamentfaserverbindung enthaltenen Filamentfaser kann eine Art oder mehrere Arten von Fasern verwendet werden. Solche Fasern können umfassen: eine natürliche polymerische Faser wie z.B. Baumwolle, Viskose, Zellulose und Ähnliches, eine synthetische polymerische Faser wie z.B. aliphatisches Polyamid, Polyester, Polyvinylalkohol, Polymid, aromatisches Polyamid und Ähnliches, Kohlefaser, Glasfaser, Stahldraht. Jedoch sind im Hinblick auf die Dimensionsbeständigkeit bei hohen Temperaturen aromatisches Polyamid, Viskose, Polyethylennaphthalat, Polyimid, Kohlefaser, Glasfaser und Stahldraht bevorzugt. Als Beispiele der aromatischen Polyamidfaser können Polyparaphenylen-Terephthalamid, Polymethaphenylen-Terephthalamid, Polyparaphenylen-Isophthalamid, und Ähnliches verwendet werden.
Der Durchmesser oder der Maximaldurchmesser der in der Gummi-Filamentfaserverbindung eingesetzten Faser muss innerhalb eines Bereichs zwischen 0,0001 und 0,1 mm und bevorzugt 0,0001 bis 0,005 mm liegen. Weiter muss eine Länge der für den Gummi-Filamentfaserkomplex verwendeten Faser 8 mm oder mehr, bevorzugt 10 mm oder mehr, betragen. Wenn die Länge der Faser zu kurz ist, kann ein ausreichendes Verdrehen zwischen den Filamentfasern nicht erreicht werden und daher könnte die für die verstärkende Schicht erforderlich Festigkeit nicht beibehalten werden.
Beide der Fasern haben einen kreisförmigen Querschnitt und Fasern mit einem nicht kreisförmigen Querschnitt können eingesetzt werden. Die Faser kann hohl sein. Weiter kann eine Kern-Hülsen-Struktur, bei welcher in einer inneren Schicht und einer äußeren Schicht verschiedene Materialien angeordnet sind, oder eine Faser mit einem sternförmigen Querschnitt, einem Blütenblatt-förmigen Querschnitt, einem Schichtquerschnitt oder Ähnlichem eingesetzt werden.
Es ist bevorzugt, dass die Filamentfaser in der Gummi-Filamentfaserverbindung in einer Menge von 4 bis 50 Gew-% enthalten ist. Wenn die Menge der Filamentfaser in dem Komplex weniger als 4 Gew-% beträgt, kann in dem Komplex die Gleichförmigkeit nicht beibehalten werden und die Steifigkeit der verstärkenden Schicht kann nicht zuverlässig erzielt werden. Wenn die Menge mehr als 50 Gew-% beträgt, wird die Rate der durchgehenden Faserschicht in dem Gummi-Filamentfaserkomplex erhöht und daher die Haltbarkeit der Gummi-Filamentfaserverbindung verringert, und als Ergebnis neigt die Haltbarkeit des Reifens dazu, verringert zu werden.
Bei der für die Luftreifen für Personenkraftwagen dieses abgeänderten Beispiels verwendeten Gummi-Filamentfaserverbindung ist es bevorzugt, einen Non-Woven-Stoff einzusetzen.
Als Verfahren zur Herstellung des Non-Woven-Stoffes sind ein Nadelstanzverfahren, ein Kardierverfahren, ein Schmelzblasverfahren, ein Spun-bonding-Verfahren und Ähnliches geeignet. Unter diesen Herstellverfahren sind ein Kardier-verfahren, bei dem Filamente überkreuzt und mittels eines Wasserstroms gedreht werden oder ein Nadel- und ein Spun-bond-Verfahren, bei welchem Filamente miteinander verbunden werden, besonders geeignet, um das in der vorliegenden Ausführungsform verwendete Non-Woven-Gewebe zu erhalten.
Es ist bevorzugt, dass ein Gewicht (Gewicht pro 1 m²) des Non-Woven-Stoffes innerhalb eines Bereichs von 10 bis 300 g/m² liegt. Wenn das Gewicht mehr als 300 g/m² beträgt, besteht die Möglichkeit, dass der Zwischenraum innerhalb des Non-Woven-Gewebes nicht mehr mit der Matrixgummimischung imprägniert werden kann, abhängig von der Fluidität der Gummimischung, eine Tatsache, die hinsichtlich der Ablösebeständigkeits-Eigenschaften des Gummi-Non-Woven-Gewebeverbunds nicht bevorzugt ist, insbesondere wenn es als Reifenelement verwendet wird. Wenn das Gewicht weniger als 10 g beträgt, ist es schwer, eine Gleichförmigkeit des Non-Woven-Gewebes selbst aufrecht zu erhalten, das Non-Woven-Gewebe wird ungleichmäßig und Festigkeit, Steifigkeit und Dehnbarkeit vor Bruch des vulkanisierten Gummi-Non-Woven-Gewebeverbunds neigen dazu, stark zwischen den Produkten zu variieren.
Es ist bevorzugt, dass die unter einem Druck von 20 g/cm² gemessene Dicke des Non-Woven-Gewebes innerhalb eines Bereichs von 0,05 bis 2,0 mm liegt und besonders bevorzugt zwischen 0,1 und 0,5 mm.
Wenn die Dicke weniger als 0,05 mm beträgt, ist es schwer, eine Gleichförmigkeit des Non-Woven-Gewebes beizubehalten und Festigkeit und Steifigkeit des Gummi-Non-Woven-Gewebeverbunds sind unzureichend. Wenn die Dicke mehr als 2,0 mm beträgt, wird die Schichtdicke nach Verbinden mit der Matrixgummimischung zu dick, und daher ist es als Reifenelement nicht bevorzugt.
Die Gummimischung und die Filamentfaser werden als Verbund kombiniert, indem eine nicht vulkanisierte Gummimischung auf die Filamentfaser in einem Stadium aufgetragen wird, zu dem das Element noch nicht vulkanisiert wurde. Insbesondere kann ein Mischen durchgeführt werden, indem eine herkömmlich in der Gummiindustrie verwendete Mischmaschine, wie z.B. eine Rolle, ein Banbury-Mischer und Ähnliches verwendet wird. Um die Fasern gut zu verteilen, ist es bevorzugt, die Filamentfaser Schritt für Schritt einzufüllen. In dem Fall der Verwendung eines Non-Woven-Stoffes als Filamentfaser, wird eine lagenförmige nicht-vulkanisierte Gummimischung unter Druck mit dem Non-Woven-Gewebe sowohl von der oberen als auch der unteren Seite oder von einer Seite mittels einer Presse, einer Wärmerolle oder Ähnlichem aufgepresst. Als Ergebnis wird die innerhalb des Non-Woven-Gewebes vorhandene Luft mit der nicht-vulkanisierten Gummimischung ersetzt. Abhängig von der Fluidität der nicht-vulkanisierten Gummimischung kann es notwendig sein, das Pressaufdrücken unter erhöhter Temperatur durchzuführen, bei welcher eine Vulkanisationsreaktion im Wesentlichen noch nicht beginnt. Weiter kann als anderes Verfahren die nicht-vulkanisierte Gummimischung durch Verwendung eines Lösungsmittels verflüssigt werden und die verflüssigte Gummimischung kann auf das Non-Woven-Gewebe aufgebracht werden, so dass Klebkraft erhalten werden kann.
Weiter, wenn zu einem Zeitpunkt der Anfertigung der Gummi-Filamentfaserverbindung die Bindung der Filamentfaser mit der Matrixgummimischung nach der Vulkanisation ausreichend ist, kann die vorbereitende Bindungsbehandlung an der Filamentfaser ausgelassen werden. Wenn die Bindung unzureichend ist, kann eine ähnliche Eintauchwärmebehandlung auf die Filamentfaser angewendet werden wie jene, die zum Erhöhen der Bindungskraft zwischen dem Faserkord des Reifens und dem Gummi verwendet wird.
In Bezug auf die physikalischen Eigenschaften der für das Verbundelement verwendeten Gummimischung ist es erwünscht, dass eine Zugbelastung zum Zeitpunkt einer 50%-igen Ausdehnung (M50) 2,0 bis 9,0 MPa beträgt und eine Zugbelastung zum Zeitpunkt einer 100%-igen Ausdehnung (M100) 4,0 bis 15,0 MPa beträgt.
Der andere Aufbau ist im Wesentlichen derselbe wie jener der oben genannten vierten Ausführungsform und daher kann deren Erklärung ausgelassen werden.
Zusammenfassend wird entsprechend dieses abgeänderten Beispiels die Haltbarkeit beim Laufen unter Reifenpanne weiter verbessert, indem mindestens eine Lage des Gummi-Filamentfaserverbunds im Seitenwandabschnitt zusammen mit der verstärkenden Gummischicht angeordnet wird, die einen sichelförmigen Querschnitt auf der inneren Oberfläche und/oder der äußeren Oberfläche der den Stahlkord verwendenden Karkassenlage aufweist.
Die Zugbelastung der verwendeten Gummimischung wurde entsprechend der JIS K6301-1995 gemessen.
Die Leistung des Reifens wurde entsprechend des folgenden Verfahrens gemessen.
(1) Haltbarkeit beim Laufen mit Reifenpanne
In diesem Fall stellen die Vergleichsbeispiele 51, 52 und 53 jeweils Kontrollbeispiele für die Beispiele 51 bis 53, 54 und 55 dar.
(2) Haltbarkeit unter normalen Laufbedingungen
Ein Reifen mit einer Größe von 225/60 R16, der die verstärkende Gummischicht mit sichelförmigem Querschnitt innerhalb der Karkassenlage des Seitenwandabschnitts umfasst, wurde durch ein herkömmliches Verfahren gebildet.
Eine Verbindungsrezeptur der Gummimischung der verstärkenden Gummischicht ist in Tabelle 13 gezeigt.
M50 ist 4,5 und M100 ist 10,5. TABELLE 13

*1: BR01 (HANDELSNAME; HERGESTELLT VON JSR CO., LTD.)
*2: FEF
*3: SPINDELÖL
*4: NOCCELER NS (HANDELSNAME, HERGESTELLT VON OUCHI SHINKO CHEMICAL INDUSTRIES CO., LTD.)
*5: NOCRAC 6C (HANDELSNAME, HERGESTELLT VON OUCHI SHINKO CHEMICAL INDUSTRIES CO., LTD.) M50 = 4,5 MPa M100 = 10,5 MPa

Der Gummi-Filamentfaserverbund wurde unter Verwendung eines Banbury-Mischers in dem Fall angefertigt, dass kein Non-Woven-Gewebe als Filamentfaser verwendet wurde, und durch Druckaufpressen der lagenförmigen nicht-vulkanisierte Gummimischung auf das Non-Woven-Gewebe Fabric sowohl von der oberen als auch unteren Seite oder von einer Seite mittels einer Presse bei 70°C, in dem Fall dass das Non-Woven-Gewebe verwendet wurde, angefertigt.
Die verwendete Gummimischung war dieselbe wie die verstärkende Gummischicht.
Die Struktur der Karkasse kann aus den folgenden drei Arten ausgewählt werden.
Struktur IV (siehe 10A): 3P Struktur ähnlich jener der 9A, bei der zusätzlich zu den zwei gewendeten Karkassenlagen eine Lage der unteren Karkassenschicht an der äußeren Seite der nach oben gewandten Karkassenschichten vorgesehen ist und eine Gummi-Filamentfaserverbindung 11 auf der Innenseite einer verstärkenden Gummischicht 10 mit sichelförmigem Querschnitt vorgesehen ist.
Struktur V (siehe 10B): 2P Struktur ähnlich jener der 9B, bei der zusätzlich zu einer nach oben gewandten Karkassenschicht eine andere Karkassenschicht mit ihrem Ende zum Laufflächenabschnitt nach oben gewandt vorgesehen ist, und eine Gummi-Filamentfaserverbindung 11 auf der Innenseite einer verstärkenden Gummischicht 10 mit sichelförmigem Querschnitt vorgesehen ist.
Struktur VI (siehe 10C): 1P Struktur ähnlich jener der 9C, bei der eine Karkassenschicht mit ihrem zum Laufflächenabschnitt umgewandten Ende vorgesehen ist, und eine Gummi-Filamentfaserverbindung 11 auf der Innenseite einer verstärkenden Gummischicht 10 mit sichelförmigem Querschnitt vorgesehen ist.
Die strukturbezogenen Daten der jeweiligen Reifen sind in Tabelle 14 gezeigt. TABELLE 14

O: In den Zeilen des verstärkenden Elements bedeutet dies, dass das Element vorhanden ist.

Es wird verstanden, dass die Haltbarkeit des Reifens verbessert werden kann, indem der Gummi-Filamentfaserverbund in der Seitenwand in jeder Strukturart der Karkassenlage angeordnet werden kann. Wie oben erwähnt, wird ein Luftreifen für Personenkraftwagen mit einer hervorragenden Haltbarkeit bereitgestellt, bei dem verbundene Schichten sich selbst während des Laufens im Zustand der Reifenpanne nicht an der Grenzfläche trennen.

Claims

Luftreifen (20) für einen Personenkraftwagen, umfassend: ein Paar von Wulstabschnitten (1); einen toridalen Karkassenabschnitt (4), der sich über beide Wulstabschnitte erstreckt; mindestens zwei Gürtelschichten (5), die in einem Scheitelabschnitt der Karkasse vorgesehen sind; einen Laufflächenabschnitt (3), der an einer äußeren peripheren Seite der Gürtelschicht positioniert ist; Seitenwandabschnitte (2), die an den rechten und linken Seiten des Laufflächenabschnitts vorgesehen sind; und einen Stahlkord, der als Verstärkungsmaterial zum Verstärken mindestens einer Schicht des Karkassenabschnitts (4) und der Gürtelschicht (5) dient, dadurch gekennzeichnet, dass der Stahlkord gebildet wird, indem eine Vielzahl von Filamenten übereinander gelegt werden, wobei jedes einen Durchmesser von 0,125 bis 0,275 mm aufweist, einen Biegungspunkt auf einer S-S (Kraft-Dehnungs-)Kurve davon innerhalb eines Bereichs von über einem Prozent der Ausdehnungsrate aufweist, und die Verringerungsrate des Durchmessers des Stahlkords, die das Verhältnis des Durchmessers des Kords unter einer Belastungskraft von einem Drittel der Bruchzugbelastung zum Durchmesser des Kords unter einer Belastungskraft von 0 ist, größer oder gleich 20% beträgt.
Luftreifen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Verringerungsrate des Durchmessers des Stahlkords größer oder gleich 30% beträgt.
Luftreifen nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Verringerungsrate des Durchmessers des Stahlkords größer oder gleich 45% beträgt.
Luftreifen nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine gürtelverstärkende Schicht (7, 8) außerhalb der Gürtelschicht (5) vorgesehen ist, sodass die gürtelverstärkende Schicht um die Gürtelschicht auf spiralförmige und endlose Weise im Wesentlichen parallel zur peripheren Richtung des Reifens gewickelt ist und die gürtelverstärkende Schicht um die gesamte Gürtelschicht und/oder an beiden Endabschnitten der Gürtelschicht angeordnet ist.
Luftreifen nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die gürtelverstärkende Schicht (5) den Stahlkord beinhaltet.
Luftreifen nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Aufbau des Stahlkords ein Einzelschichtaufbau von 1 × n ist (2 ≤ n ≤ 7).
Luftreifen nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Stahlkord als Verstärkungsmaterial im Karkassenabschnitt (4) verwendet wird.
Luftreifen nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Luftreifen ein Reifen ist, der in der Lage ist, in einem Zustand der Reifenpanne zu laufen.
Luftreifen nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Luftreifen ein Reifen ist, der in der Lage ist, in einem Zustand mit Reifenpanne zu laufen, und eine verstärkende Gummischicht (10) aufweist, die einen sichelförmigen Querschnitt aufweist und auf einer inneren Randfläche der Karkassenschicht (4) in der Seitenwand (2) vorgesehen ist.