DE69921210T2

DE69921210T2 - Verbesserungen in Reifen

Info

Publication number: DE69921210T2
Application number: DE69921210T
Authority: DE
Inventors: Peter Raymond Sutton Coldfield Appleton
Original assignee: Sumitomo Rubber Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Rubber Industries Ltd
Priority date: 1998-01-21
Filing date: 1999-01-20
Publication date: 2006-02-16
Anticipated expiration: 2019-01-21
Also published as: EP0931676A2; DE69921210D1; US6123132A; GB9801224D0; EP0931676A3; JPH11245613A; EP0931676B1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft Luftreifen und insbesondere schlauchlose Luftreifen, welche eine Karkasslage aus mit Cord verstärktem Gummimaterialumfassen. Die Erfindung ist insbesondere, aber nicht ausschließlich anwendbar für Radialreifen, in denen sich die Karkasscorde radial zwischen zwei Wulstbereichen erstrecken.
Herkömmliche Luftreifen weisen eine Karkasse auf, welche eine oder mehrere Lagen aus Reifengewebe umfasst, die aus einer Vielzahl von parallelen Verstärkungscorden besteht, die in eine dünne Schicht oder Lage aus Gummi eingebettet sind.
In modernen Radialreifen umfasst die Karkasse eine oder mehrere Lagen, welche Corde in einer radialen Konfiguration besitzen, während bei älteren Diagonalkonstruktionen zwei oder mehrere Lagen aus Reifengewebe ihre Corde so angeordnet haben, dass sie unter einem Winkel zur radialen Richtung liegen und quer zu den Corden benachbarter Lagen verlaufen.
Geeignete Materialien für Reifencorde sind vielfältig und umfassen organische Materialien wie Rayon, Nylon, Polyester oder Aramid, anorganische Materialien wie Glas oder Metalle wie Stahl. Unabhängig davon, welches Material für den Cord verwendet wird, bemüht sich der Reifenhersteller, die strukturelle Intaktheit des Reifens über dessen gesamte Lebensdauer zu maximieren, indem die Corde in eine geeignete Gummimischung eingebettet werden, die als Gummierungsgummi bekannt ist, welcher speziell formuliert ist, um dem Cordmaterial eine gute Haftung zu verleihen.
Die Karkasse eines schlauchlosen Luftreifens ist gekennzeichnet durch einem Gummi-Innerliner, der auf der Innenseite der Reifenoberfläche radial innerhalb der Karkasslage angeordnet ist, um das Aufblasmedium zurückzuhalten, wenn der Reifen auf einer Felge montiert ist. Dementsprechend umfasst der Innerliner herkömmlich eine Kautschukmischung, die eine geringe Luftdurchlässigkeit besitzt, wie Butylkautschuk oder Halobutylkautschuke, welche Brombutyl- und Chlorbutylkautschuk umfassen. Die Zusammensetzung von Innerlinerkautschuken hat eine Maximierung der Luftundurchlässigkeit zum Ziel und die daraus resultierenden Mischungen haben keine oder eine geringe Haftung an den Materialien von Reifencorden.
Die Herstellung eines Reifens umfasst im Allgemeinen einen dreistufigen Prozess. In der ersten Stufe werden die unvulkanisierten Kautschukbestandteile der Karkasse der Reihe nach um die äußere Oberfläche einer Trommel gelegt, um eine gerade zylindrische Anordnung zu bilden. Diese Anordnung umfasst ein Gewebe aus Verstärkungscorden, die über eine dünne Lage eines Gummiliners gelegt werden und in jedem der beiden Endbereiche des Zylinders, die schließlich die Wulstbereiche des Reifens bilden werden, verankert wird. Bei der Herstellung von Radialreifen erstrecken sich die Karkasslagencorde senkrecht zwischen den Enden der geraden zylindrischen Anordnung.
Während der zweiten Herstellungsstufe wird die gerade zylindrische Anordnung der ersten Stufe zu einer Torusform verformt, indem der mittlere Bereich des Zylinders radial nach außen ausgedehnt wird, während gleichzeitig die Endbereiche einander angenähert werden. Die verbleibenden Bestandteile des Laufflächenbereichs werden dann auf die Krone des Torus montiert, um die Montage des unvulkanisierten Reifens zu vervollständigen.
Bei dem abschließenden Herstellungsschritt wird der unvulkanisierte Reifen in eine beheizte Profilform platziert und noch leicht weiter radial nach außen ausgedehnt, um das Laufflächenprofil zu bilden und die Reifenanordnung schließlich zu vulkanisieren, wobei sie von einem plastischen in einen elastomeren Zustand übergeht.
Ein bei der Reifenherstellung häufig auftretendes Problem betrifft die Länge des Cordweges zwischen den Kanten der geraden zylindrischen Karkassenanordnung während des ersten Herstellungsschrittes. Wenn diese Länge zu kurz ist, oder wenn die Länge des Cordweges oder die Dehnbarkeit des Cordes entlang des Umfangs des Zylinders signifikant variiert, kann dann der Cord während der oben erwähnten darauffolgenden Ausdehnung der Karkasse zu stark angezogen werden, so dass das Gummimaterial radial innerhalb der Corde nach außen durch den Raum zwischen benachbarten Corden gedrückt wird. Somit werden die Karkasscorde effektiv durch ihren Cordgummierungsgummi in den darunterliegenden Gummi "durchgezogen". Bei einer Radialreifenkarkasse kann dieses "Durchziehen" von Corden lokal im Schulterbereich des Reifens unterhalb und außerhalb der Breakerkante auftreten, wo die Krümmung der Karkasse am schnellsten ansteigt.
In Extremfällen können die Karkassencorde über die gesamte Strecke bis zur inneren Oberfläche des Reifens durchgezogen werden, wobei der Reifen in diesem Fall bei einer routinemäßigen Sichtkontrolle aussortiert wird. Potenziell gravierender sind allerdings Fälle, in denen die Karkassencorde in einem geringeren Maße nur in den Gummiliner durchgezogen werden. Solche Ereignisse mögen zwar bei einer optischen Untersuchung des Reifens nicht bemerkbar sein, aber die fehlende Haftung zwischen den Karkassencorden und dem Gummi führt zu einem schwerwiegenden Risiko eines daraus folgenden vorzeitigen Ausfalls der Reifenkarkasse im Betrieb.
GB 2 096 949 A offenbart einen radialen Luftreifen, der eine Karkasse umfasst, die aus einer oder mehreren gummierten Lagen, welche jeweils in radialen Ebenen angeordnete Corde umfassen, einem Innerlinergummi und einem Gürtel besteht. Um ein Reißen aufgrund des großen und wiederholten Biegens des Schulterbereiches zu vermeiden, ist auf jeder Seite des Reifens in einem Schulterbereich des Gürtels ein Gummistreifen zwischen der Karkasse Lind dem Innerlinergummi angeordnet.
EP 0 535 938 A1 offenbart einen radialen Luftreifen mit einer Karkassenlage, die aus einer einzigen Lage aus Karkassencorden besteht, um das Reifengewicht zu verringern. Um eine ausreichend hohe seitliche Federkonstante zu garantieren, ist der Reifen mit einer Gummischicht zwischen einem Hauptkarkassenkörper und den Umschlagenden der Karkassenschicht an den Wulstkernen versehen. Diese Gummischicht kann eine Faserverstärkung aus kurzen Fasern umfassen.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, das Phänomen des "Durchziehens" der Karkassencorde zu vermeiden.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des unabhängigen Anspruchs 1 gelöst.
Weitere Aspekte der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden lediglich beispielhaften Beschreibung einer Ausführungsform der Erfindung zusammen mit den folgenden schematischen Zeichnungen hervorgehen, welche zeigen:
1 einen Querschnitt einer Hälfte eines erfindungsgemäßen Reifens; und
2 die Ausrichtung von kurzen diskontinuierlichen Fasern in einem Lagenunterstützungsstreifen.
Der in 1 dargestellte Reifen ist ein schlauchloser Radialreifen mit einer Karkasslage 1 aus Corden, die sich radial zwischen Wulstbereichen 2 durch Seitenwandbereiche 3 und über einen Laufflächenbereich 4 erstrecken.
In jedem Wulstbereich ist die Karkassenlage aus Corden verankert, indem sie axial nach außen um einen sich in Umfangsrichtung erstreckenden nicht ausdehnbaren Wulstkern umgeschlagen ist.
Der Laufflächenbereich 4 ist über seine Breite durch einen sich in Umfangsrichtung erstreckenden Breaker 5 verstärkt, welcher radial außerhalb benachbart zu der Karkasslage 1 angeordnet ist.
Auf der inneren Seite der Karkasslage ist ein Gummi-Innerliner 6 angeordnet, der eine Mischung aus einem Halobutylkautschuk geringer Durchlässigkeit umfasst.
Im Schulterbereich 7 des Reifens ist zwischen der Karkasslage 1 und dem Innerliner 6 ein Lagenunterstützungsstreifen 8 angeordnet. Dieser Lagenunterstützungsstreifen 8 hat eine radiale Dicke t in einem Bereich von 0,5 bis 1,5 mm und in dieser Ausführungsform von 0,8 mm, und eine entlang der Karkasslage gemessene Breite w von zwischen 15 und 75 mm, in dieser Ausführungsform wiederum 35 mm.
Der Lagenunterstützungsstreifen 8 umfasst eine Mischung von 100 Gewichtsteilen Naturkautschuk, 40 Gewichtsteilen Ruß und 10 Gewichtsteilen diskontinuierlichen diskreten fibrilierten Aramidfasern. Um die Vorbereitung der Mischung zu erleichtern, werden die Aramidfasern in einer im Handel erhältlichen Form einer Vordispersion von 23 Gewichts-% Fasern in Naturkautschuk verwendet, welche von EI Du Pont de Nemours vermarktet werden als eines der "KEVLAR^® M/B" Materialien aus dem Elastomer-Masterbatch-Bereich.
Während die fibrilierten Aramidfasern in dem Lagenunterstützungsstreifen 8 zufällig angeordnet sein können, ist es stark bevorzugt, sie in Längsrichtung im Wesentlichen senkrecht zur Längsrichtung der Karkassverstärkungscorde auszurichten. Somit sind die fibrilierten Aramidfasern bei der vorliegenden Ausführungsform in dem Lagenunterstützungsstreifen 8 in Richtung der Umfangsrichtung des Reifens ausgerichtet.
Der Lagenunterstützungsstreifen 8 kann entweder durch Kalandrieren in Längsrichtung oder durch Fließpressen hergestellt werden, wobei das Material bei beiden Verfahren Scherbedingungen unterworfen wird, welche dazu neigen, die Aramidfasern 31 in die bevorzugte Längsausrichtung zu bringen, wie in 2 schematisch dargestellt ist.
Während der Lagenunterstützungsstreifen der vorliegenden Ausführungsform 10 Gewichtsteile von fibrilierten Aramidfasern umfasst, kann diese Menge von einem Gewichtsteil von 7 bis 15 Teilen pro 100 Teile Gummi variieren. Es wurde herausgefunden, dass, wenn die Menge fibrilierter Fasern kleiner ist als 7 Teile, der Lagenunterstützungsstreifen eine unzureichende Verstärkung besitzt, um ein Durchziehen der Corde zu vermeiden, während Mengen oberhalb von 15 Teilen den Streifen zu steif machen.

Claims

Schlauchloser Luftreifen, umfassend eine Karkasslage (1) von Verstärkungscorden, die sich zwischen zwei Reifenwulstbereichen (2) über Seitenwandbereiche (3) und einen Laufflächenbereich (4) erstrecken, einen radial einwärts der Karkasslage (1) angeordneten Innerliner (6) und in jedem Schulterbereich (7) des Reifens, der sich zwischen dem Seitenwandbereich (3) und dem Laufflächenbereich (4) befindet, einen sich in Umfangsrichtung erstreckenden Lagenunterstützungsstreifen (8), der radial zwischen der Karkasslage und dem Innerliner angeordnet ist, wobei der Lagenunterstützungsstreifen (8) eine Gummimischung aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Gummimischung kurze diskontinuierliche fibrillierte Aramidfasern (31) in einem Gewichtsanteil von 7 bis 15 Teilen pro 100 Teile Gummi aufweist, die in Längsrichtung im Wesentlichen senkrecht zur Richtung der radialen Dicke (t) des Lagenunterstützungsstreifens ausgerichtet sind.
Schlauchloser Luftreifen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die kurzen diskontinuierlichen fibrillierten Aramidfasern (31) des Lagenunterstützungsstreifens (8) in Längsrichtung im Wesentlichen in die gleiche Richtung ausgerichtet sind.
Schlauchloser Luftreifen nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die kurzen Fasern (31) senkrecht zu den Verstärkungscorden der benachbarten Karkasslage (1) ausgerichtet sind.
Schlauchloser Luftreifen nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Verstärkungscorde der Karkasslage (1) sich im Wesentlichen radial erstrecken.
Schlauchloser Luftreifen nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die kurzen Fasern (31) in der Umfangsrichtung des Reifens in Längsrichtung miteinander ausgerichtet sind.
Schlauchloser Luftreifen nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Lagenunterstützungsstreifen (8) kurze diskontinuierliche fibrillierte Aramidfasern in einem Gewichtsanteil von 10 Teilen pro 100 Teile Gummi enthält.
Schlauchloser Luftreifen nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Lagenunterstützungsstreifen (8) eine Dicke (t) in radialer Richtung in einem Bereich zwischen 0,5 mm und 1,5 mm aufweist.
Schlauchloser Luftreifen nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Lagenunterstützungsstreifen (8) eine senkrecht zur Umlaufrichtung des Reifens gemessene Breite (w) in einem Bereich von 15 mm bis 75 mm aufweist.