EP4341105A1 - Fahrzeugluftreifen mit einem gürtelverband mit zumindest einer gürtellage - Google Patents

Fahrzeugluftreifen mit einem gürtelverband mit zumindest einer gürtellage

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EP4341105A1
EP4341105A1 EP22716331.8A EP22716331A EP4341105A1 EP 4341105 A1 EP4341105 A1 EP 4341105A1 EP 22716331 A EP22716331 A EP 22716331A EP 4341105 A1 EP4341105 A1 EP 4341105A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
steel
pneumatic vehicle
cords
steel cords
filaments
Prior art date
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Pending
Application number
EP22716331.8A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Mihail Catana
Daniel De Castro Pinho
Thomas Kramer
Michael Schunack
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Continental Reifen Deutschland GmbH
Original Assignee
Continental Reifen Deutschland GmbH
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Filing date
Publication date
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Pending legal-status Critical Current

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Definitions

  • the invention relates to a pneumatic vehicle tire with a belt assembly with at least one belt layer which is reinforced with steel cords embedded in rubber material and each having the same number of steel filaments.
  • Belt layers in pneumatic vehicle tires are essential components for the durability of the pneumatic vehicle tires, they ensure in particular the stability of the tires when driving straight ahead and cornering, even at high speeds. Due to the steel cords, belt plies contribute significantly to the overall weight of the tires, with the lowest possible tire weight being desirable in view of the rolling resistance of the tires. A number of requirements are also placed on the steel cords in the belt layers of pneumatic vehicle tires, for example, and depending on the type of tire, high tensile strength and flexural rigidity, high fatigue resistance and corrosion resistance.
  • the stated object is achieved with a pneumatic vehicle tire with at least one belt ply, which is reinforced with steel cords which are arranged parallel to one another within each belt ply and at least essentially the same distance from one another,
  • - have rubber coating layers on both sides, the layer thicknesses of which total 0.10 mm to 2.00 mm, - viewed in cross section, are flattened open steel cords made of four to six steel filaments that are periodically twisted with one another, of which, viewed in cross section, at least two, in particular irregularly, are deformed flat, - have a first, larger diameter and a second, smaller diameter perpendicular to this, the ratio of which to one another is 1.10 to 3.00, - are embedded in the belt layer with their first, larger diameter lying largely flat and - to one another largely have the same clear distances, which are 0.10 mm to 1.00 mm.
  • Pneumatic vehicle tires with at least one belt layer designed in this way have a particularly good balance between the properties mentioned above.
  • flat steel cords are embedded in at least one belt ply, preferably in all belt plies, and the small distance between them ensures high stability of the belt assembly.
  • the particularly low layer thicknesses of the rubber layers cause a noticeable reduction in tire weight and therefore lower rolling resistance compared to tires with belt constructions with similar strength properties, but which are reinforced with steel cords made of a number of steel filaments with a circular cross section and embedded in the belt layers in any orientation.
  • At least one of the belt layers in particular all belt layers (with the exception of a possible belt bandage), is therefore reinforced with flattened steel cords.
  • These flattened steel cords contain at least two steel filaments unevenly flattened or compressed into a non-circular shape. Depending on the point where a cross section is carried out, the steel cords therefore have two or more deformed steel filaments, it also being possible for all of the steel filaments to be deformed.
  • the deformation or compression preferably takes place in such a way that, viewed in any cross section along the steel cord, preferably at least one steel filament is circular in cross section, ie is not deformed at the relevant point. It is therefore not necessary for all of the steel filaments to be deformed or compressed in order to provide a “flat” steel cord.
  • the steel cord with five steel filaments preferably at least three
  • the steel cord with six steel filaments preferably at least four steel filaments are deformed, in particular irregularly, flat.
  • the steel cords are therefore flattened overall in such a way that the belt ply reinforced with them has a particularly advantageous ratio of higher flexural rigidity in the lateral direction to lower flexural rigidity in the radial direction of the tire.
  • a configuration is particularly preferred in which, viewed in any cross section along the steel cord, exactly one of the steel filaments is circular when the steel cord is designed with five steel filaments, and exactly two steel filaments are circular when the steel cord is designed with four or six steel filaments.
  • D 1 100/epdm - R g , where D 1 is the larger diameter of the steel cord and D1 > 0.20 mm, in particular ⁇ 0.26 mm, R g is the mutual clearance between adjacent steel cords and epdm is the number of cords per 10 cm belt ply width.
  • R g is the mutual clearance between adjacent steel cords
  • epdm is the number of cords per 10 cm belt ply width.
  • the ratio of the larger diameter to the smaller diameter of the steel cord is 1.20 to 1.90, in particular 1.40 to 1.80. This ratio is determined by the extent of the deformation of the original cord made of steel filaments with a circular cross-section, the specified diameter ratios yielding steel cords with high breaking strength, which also ensure high tensile strength of the belt ply.
  • the total layer thicknesses of the rubber layers are 0.20 mm up to 1.00 mm, in particular up to 0.70 mm and preferably up to 0.60 mm.
  • the layer thicknesses of the rubber layers can be the same or different, with their minimum thickness being at least 0.05 mm in each case.
  • the radially outer layer thickness is preferably the greater in order to offer better protection against penetration by objects.
  • an embodiment of the pneumatic vehicle tire is particularly preferred in which at least one belt ply contains flattened steel cords made from five steel filaments, so that the steel content in the belt ply is relatively small, which is advantageous for the tire weight.
  • Belt layers optimize the balance between the stability of the belt association and a low tire weight particularly well.
  • the belt layer contains flattened steel cords made of five steel filaments and with a larger diameter of 0.50 to 0.70 mm, the mutual clear distance between the steel cords being 0.35 mm to 0 is .70 mm.
  • the ratio of the larger diameter of the steel cord to the smaller diameter of the steel cord which, as already mentioned, is determined by the extent of the deformation, is preferably 1.40 to 1.60, in particular 1.50, for such steel cords.
  • the belt layer has flattened steel cords made of five steel filaments and with a larger diameter > 0.50 mm to 1.35 mm contains, the mutual clearance between the steel cords being 0.50 mm to 0.90 mm.
  • the ratio of the larger diameter to the smaller diameter of the steel cord is 1.70 to 1.80.
  • the flattened steel cords are preferably produced by deforming steel cords made from steel filaments with a circular cross section and matching diameters of 0.18 mm to 0.45 mm, in particularly preferred embodiments by deforming steel cords made from steel filaments with a circular cross section and with diameters of 0.185 mm, 0. 20mm, 0.22mm, 0.28mm or 0.40mm.
  • the flattened steel cords are also produced by deforming steel cords from steel filaments that are circular in cross-section and have diameters of 0.18 mm to 0.45 mm, the relationship for the deformed, flattened steel cords being:
  • FIG. 1 shows a schematic cross section of an embodiment variant of a flattened steel cord made of five steel filaments
  • FIG. 2 shows a schematic cross-section of a non-flattened steel cord made of five steel filaments of circular cross-section
  • FIG. 3 shows a schematic cross section of a further embodiment variant of a flattened steel cord made of six steel filaments
  • FIG. 4 shows a schematic cross section of a non-flattened steel cord made of six steel filaments with a circular cross section
  • FIG. 6 shows a schematic cross section of a section of a belt ply of a pneumatic vehicle tire with embedded, flattened and schematically illustrated steel cords made of five steel filaments.
  • the present invention deals with the arrangement of flattened, non-circular cross-section steel cords made of four to six steel filaments in at least one of the belt layers of pneumatic vehicle tires of radial design and any type, preferably tires for passenger cars, light trucks or heavy goods vehicles.
  • the four to six steel filaments of the flattened steel cords are periodically twisted or twisted with one another so that an open steel cord is present such that the mixture material can penetrate into the gaps between the steel filaments when embedding the steel cords in a belt rubberizing mixture and fill them up. Individual steel filaments can also come into contact with one another without impairing the ability to penetrate.
  • the steel filaments of the flattened steel cords have a usual tensile strength of 2,500 N/mm 2 to 4,500 N/mm 2 , the tensile strengths are therefore essentially in the range from NT (Normal Tensile) to UT (Ultra Tensile).
  • Fig. 1 shows a schematic cross section of a flattened steel cord 1 with five steel filaments
  • Fig. 3 shows a schematic cross section of a flattened steel cord 1 with six steel filaments 2.
  • the flattened steel cords 1 are produced in such a way that five or up to six identically shaped and im Cross-section circular steel filaments 2 'with a diameter d of 0.10 mm to 0.60 mm, in particular from 0.18 mm to 0.45 mm, twisted together, so that the in Fig. 2 and Fig. 4 round cross-section steel cords 1' arise as "origin cords".
  • the flattened steel cords 1 have a larger diameter D 1 and a diameter D 2 which is smaller than D 1 and is at right angles thereto.
  • the diameters D 1 and D 2 are the largest diameters and are therefore at the Points with the greatest "widths" of the steel cords 1 determined.
  • the relationship 1.60 d ⁇ D 2 ⁇ 2.40 d applies with regard to the smaller diameter D 2 , where d is the diameter of the steel filaments, which are circular in cross section, of the undeformed steel cords.
  • the deformation or compression of the “original cords” takes place in particular in such a way that the deformed steel filaments 2 have their largest diameter d 1 essentially parallel to the diameter D 1 and another smaller diameter d 2 at their widest point at right angles to it, with the ratio of d 2 to d 1 ranges from about 0.70 to about 0.98.
  • the flattened deformed steel filaments 2 each have a cross-sectional area which corresponds or largely corresponds to that of the originally circular steel filaments 2, the latter because slight local material displacements can take place in the longitudinal direction of the steel filaments during the deformation process.
  • the belt layer 3 can also contain steel cords with four or six filaments, as described.
  • the mutual clear distance R g of the steel cords 1 depends on the diameter D 1 and the cord density (epdm, number of cords per decimeter belt ply) and ranges from 0.10 mm, in particular 0.30 mm, to 1. 00 mm, where:
  • D 1 100/epdm - R g , where D 1 > 0.2 mm as mentioned above.
  • the flattened steel cords have five steel filaments and a diameter D 1 of 0.50 mm to 0.70 mm, the mutual clear distance R g between the steel cords is 0.35 mm to 0.70 mm. If the diameter D 1 of the flattened steel cords is >0.50 mm to 1.35 mm, the Steel cords 1 embedded in the belt layer 3 in such a way that their mutual clear distance R g is 0.50 mm to 0.90 mm.
  • the total thickness L d of the belt ply 3 is the sum of the above-mentioned smaller diameter D 2 of the steel cords 1 contained in the belt ply 3 and the layer thicknesses R c and R b of the topping rubber layers above and below the steel cords 1 .
  • the layer thicknesses R c and R b are each determined as the smallest clear distances between the steel cords 1 and the outer or inner outer surfaces of the belt ply 3 .
  • the sum of the two layer thicknesses R c and R b for flattened steel cords made from four to six steel filaments is at least 0.10 mm and at most 2.00 mm, in particular up to 1.00 mm, preferably up to 0.70 mm, particularly preferably up to to 0.60mm.
  • R c and R b can be of the same size (on average) or of different sizes, resulting in an asymmetrical rubber coating.
  • a preferred range for the sum of R c and R b is from 0.20 mm to 0.60 mm
  • Table 1 Table 2 and Table 3 contain data on preferred embodiment variants VAR1.1, VAR1.2, VAR2.1, VAR 2.2, VAR3 and VAR 4 of belt layers with flattened steel cords 1 made from five steel filaments 2 and comparative examples REF1.1, REF1. 2, REF2 and REF3 of belt plies with steel cords, which are known steel cords implemented according to the prior art.
  • REF1.1 is the comparative example for the variants VAR1.1 and VAR2.1
  • REF1.2 is the comparative example for the variants VAR1.2 and VAR2.2.
  • REF2 is the comparison example to variant VAR3 and REF3 is the comparison example to variant VAR4.
  • the comparative examples REF1.1, REF1.2, REF2 and REF3 contain steel cords of the constructions 2 x 0.30 mm HT, 2 + 2 x 0.32 mm HT and 3 x 0.2 mm + 6 x 0.35 mm HT steel filaments circular in cross-section.
  • the steel cords in the belt layers (VAR1.1 to VAR4) designed according to the invention are flattened steel cords, with the originally circular diameter of the steel filaments being specified for the steel cord construction in the absence of better terminology. therefore 0.185mm (construction referred to as 5 x 1.85mm ST), further 0.20mm (construction referred to as 5 x 0.20mm ST), 0.28mm (construction referred to as 5 x 0.28mm ST). ) and 0.40mm (construction referred to as 5 x 0.40mm ST).
  • the cord diameter (REF1.1 to REF3), the diameter D 1 , the diameter D 2 , the ratio D 1 to D 2 , the breaking strength of the respective steel cord, determined according to ASTM D2969 and ASTM D4975, the tensile strength of the Belt layer in kN/dm (calculated from the epdm and the breaking strength of the respective cord), the belt thickness in mm, the clear cord spacing R g in mm and the number of cords per 10 cm belt layer (epdm).
  • the belt layer weight is set at 100%, in the examples VAR1.1 to VAR4 according to the invention it is given in % and in relation to the respective comparative example REF1.1 to REF3.

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Abstract

Fahrzeugluftreifen mit einem Gürtelverband mit zumindest einer Gürtellage (3), welche mit in Gummimaterial eingebetteten, jeweils die gleiche Anzahl von Stahlfilamenten (2) aufweisenden Stahlkorden (1) verstärkt ist, die innerhalb jeder Gürtellage parallel zueinander und unter zumindest im Wesentlichen gleich großen gegenseitigen Abständen (Rg) angeordnet sind, beidseitig Gummierungsschichten aufweisen, deren Schichtdicken (Rc, Rb) in Summe 0,10 mm bis 2,00 mm betragen, im Querschnitt betrachtet abgeflachte offene Stahlkorde (1) aus vier bis sechs miteinander periodisch verdrehten Stahlfilamenten (2) sind, von welchen, im Querschnitt betrachtet, zumindest zwei, insbesondere unregelmäßig, flach verformt sind, einen ersten größeren und senkrecht zu diesem einen zweiten, kleineren Durchmesser (D1, D2) aufweisen, deren Verhältnis (D1/D2) zueinander 1,10 bis 3,00 beträgt, in der Gürtellage (3) mit ihrem ersten, größeren Durchmesser (D1) weitgehend flach liegend eingebettet sind und zueinander weitgehend gleich große lichte Abstände (Rg) aufweisen, welche 0,10 mm bis 1,00 mm betragen.

Description

Beschreibung
Fahrzeugluftreifen mit einem Gürtelverband mit zumindest einer Gürtellage
Die Erfindung betrifft einen Fahrzeugluftreifen mit einem Gürtelverband mit zumindest einer Gürtellage, welche mit in Gummimaterial eingebetteten, jeweils die gleiche Anzahl von Stahlfilamenten aufweisenden Stahlkorden verstärkt ist.
Gürtellagen in Fahrzeugluftreifen sind wesentliche Bauteile für die Haltbarkeit der Fahrzeugluftreifen, sie sorgen insbesondere für die Stabilität der Reifen bei Geradeausfahrt und bei Kurvenfahrt, auch bei hohen Geschwindigkeiten. Infolge der Stahlkorde tragen Gürtellagen erheblich zum Gesamtgewicht der Reifen bei, wobei ein möglichst geringes Reifengewicht im Hinblick auf den Rollwiderstand der Reifen erwünscht ist. An die Stahlkorde in Gürtellagen von Fahrzeugluftreifen wird zudem eine Reihe von Anforderungen gestellt, beispielsweise und je nach Reifentyp eine hohe Zugfestigkeit und Biegesteifigkeit, eine hohe Ermüdungsbeständigkeit und Korrosionsbeständigkeit. Es ist nun, beispielsweise aus der KR 101019719 B1, bereits bekannt, Gürtellagen mit flachen Stahlkorden aus drei bis neun Stahlfilamenten und mit einer offenen Struktur zu verstärken, um die Dicke der Gürtellagen zu reduzieren und somit durch die Reduktion des Gummimaterials eine Verringerung des Reifengewichts zu erzielen. Dabei wurde auch erkannt, dass Gürtellagen mit flachen Stahlkorden eine höhere Biegesteifigkeit in lateraler Richtung besitzen, wobei die Biegesteifigkeit in der radialen Richtung des Reifens vergleichsweise geringer ist. Reifen mit derartigen Gürtellagen weisen daher einen verbesserten Fahrkomfort und eine hohe Stabilität auf, letzteres ist etwa bei Kurvenfahrt vorteilhaft. Die offene Struktur der Stahlkorde gewährleistet ein gutes Eindringen der Gummierungsmischung zwischen die einzelnen Filamente, wodurch Ermüdungserscheinungen reduziert und das sogenannte Fretting-Phänomen vermindert werden. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einem Fahrzeugluftreifen die Balance zwischen der Stabilität des Gürtelverbandes und einem geringen Gewicht zu optimieren, um den Rollwiderstand zu reduzieren und gleichzeitig eine hohe Haltbarkeit der Reifen zu gewährleisten.
Gelöst wird die gestellte Aufgabe mit einem Fahrzeugluftreifen mit zumindest einer Gürtellage, welche mit Stahlkorden verstärkt ist, die - innerhalb jeder Gürtellage parallel zueinander und unter zumindest im Wesentlichen gleich großen gegenseitigen Abständen angeordnet sind,
- beidseitig Gummierungsschichten aufweisen, deren Schichtdicken in Summe 0,10 mm bis 2,00 mm betragen, - im Querschnitt betrachtet abgeflachte offene Stahlkorde aus vier bis sechs miteinander periodisch verdrehten Stahlfilamenten sind, von welchen, im Querschnitt betrachtet, zumindest zwei, insbesondere unregelmäßig, flach verformt sind, - einen ersten größeren und senkrecht zu diesem einen zweiten, kleineren Durchmesser aufweisen, deren Verhältnis zueinander 1,10 bis 3,00 beträgt, - in der Gürtellage mit ihrem ersten, größeren Durchmesser weitgehend flach liegend eingebettet sind und - zueinander weitgehend gleich große lichte Abstände aufweisen, welche 0,10 mm bis 1,00 mm betragen.
Fahrzeugluftreifen mit zumindest einer derart ausgelegten Gürtellage besitzen eine besonders ausgewogene Balance zwischen den oben erwähnten Eigenschaften. In gemäß der Erfindung ausgeführten Fahrzeugluftreifen sind in zumindest einer Gürtellage, vorzugsweise in sämtlichen Gürtellagen, flache Stahlkorde eingebettet, deren geringer gegenseitiger lichter Abstand eine hohe Stabilität des Gürtelverbandes sicherstellt. Die besonders geringen Schichtdicken der Gummierungsschichten bewirken eine merkbare Reduktion des Reifengewichtes und daher einen geringeren Rollwiderstand verglichen mit Reifen mit Gürtelkonstruktionen mit ähnlichen Festigkeitseigenschaften, die jedoch mit in beliebiger Orientierung in den Gürtellagen eingebetteten Stahlkorden aus einer Anzahl von im Querschnitt kreisförmigen Stahlfilamenten verstärkt sind. In erfindungsgemäß ausgeführten Fahrzeugluftreifen ist daher zumindest eine der Gürtellagen, insbesondere sind sämtliche Gürtellagen (mit Ausnahme einer etwaigen Gürtelbandage), mit abgeflachten Stahlkorden verstärkt. Diese abgeflachten Stahlkorde enthalten zumindest zwei ungleichförmig abgeflachte bzw. unregelmäßig flach bzw. in eine nicht kreisförmige Form komprimierte Stahlfilamente. Die Stahlkorde weisen daher, je nach der Stelle, wo ein Querschnitt durchgeführt wird, zwei oder mehr verformte Stahlfilamente auf, wobei auch sämtliche Stahlfilamente verformt sein können.
Das Verformen bzw. Komprimieren erfolgt bevorzugt derart, dass, in einem beliebigen Querschnitt entlang der Stahlkorde betrachtet, vorzugsweise zumindest ein Stahlfilament im Querschnitt kreisförmig ist, also an der betreffenden Stelle nicht verformt ist. Es müssen daher nicht sämtliche Stahlfilamente verformt bzw. komprimiert sein, um einen „flachen“ Stahlkord zur Verfügung zu stellen.
Bei einer Ausführung der Stahlkorde mit fünf Stahlfilamenten sind vorzugsweise zumindest drei, bei einer Ausführung der Stahlkorde mit sechs Stahlfilamenten vorzugsweise zumindest vier Stahlfilamente, insbesondere unregelmäßig, flach verformt. Die Stahlkorde sind daher insgesamt derart abgeflacht, dass die mit ihnen verstärkte Gürtellage ein besonders vorteilhaftes Verhältnis der höheren Biegesteifigkeit in lateraler Richtung zur geringeren Biegesteifigkeit in der radialen Richtung des Reifens aufweist.
Besonders bevorzugt ist eine Ausgestaltung, bei welcher, in einem beliebigen Querschnitt entlang der Stahlkorde betrachtet, bei einer Ausführung der Stahlkorde mit fünf Stahlfilamenten genau eines der Stahlfilamente kreisförmig ist, bei einer Ausführung der Stahlkorde mit vier oder sechs Stahlfilamenten genau zwei Stahlfilamente kreisförmig sind.
Bei einer weiteren Ausgestaltung gilt für die Stahlkorde in der Gürtellage folgende Beziehung:
D1 = 100/epdm - Rg, wobei D1 der größere Durchmesser der Stahlkorde ist und D1 > 0,20 mm, insbesondere ≥ 0,26 mm, Rg der gegenseitige lichte Abstand zwischen benachbarten Stahlkorden und epdm die Kordanzahl pro 10 cm Gürtellagenbreite sind. Eine derartige gegenseitige Abstimmung dieser Parameter ist besonders vorteilhaft, um eine hohe Stabilität der Gürtellage bzw. des Gürtelverbandes sicherzustellen und damit eine hohe Lebensdauer des Reifens zu gewährleisten.
Von besonderem Vorteil ist es ferner, wenn das Verhältnis des größeren Durchmessers zum kleineren Durchmesser der Stahlkorde 1,20 bis 1,90, insbesondere 1,40 bis 1,80 beträgt. Dieses Verhältnis wird durch das Ausmaß der Verformung des Ursprungskordes aus im Querschnitt kreisförmigen Stahlfilamenten bestimmt, wobei die angegebenen Durchmesserverhältnisse Stahlkorde mit hoher Bruchkraft ergeben, die auch eine hohe Zugfestigkeit der Gürtellage sicherstellen.
Besonders bevorzugt ist ferner eine Ausführung der Gürtellage, bei welcher die Schichtdicken der Gummierungsschichten in Summe 0,20 mm bis zu 1,00 mm, insbesondere bis zu 0,70 mm und bevorzugt bis zu 0,60 mm betragen. Je geringer die Schichtdicken der Gummierungsschichten sind, umso höher ist ihr vorteilhafter Effekt auf das Gesamtgewicht des Reifens und damit auf den Rollwiderstand. Größere Gummierungsschichtdicken, die sich in Summe im Bereich von 0,50 mm bis 1,00 mm, in besonderen Fällen auch bis zu 2,00 mm, bewegen, werden in Reifen für LKW oder Busse, in Reifen für landwirtschaftliche Fahrzeuge/Maschinen, Erdbwegungsmaschinen und Fahrzeugen zum Material Handling vorgesehen.
Dabei können die Schichtdicken der Gummierungsschichten gleich groß oder unterschiedlich groß sein, wobei ihre Mindestdicke jeweils zumindest 0,05 mm beträgt. Bevorzugt ist dabei die radial äußere Schichtdicke die größere, um eine besseren Schutz vor einem Durchdringen von Gegenständen zu bieten.
Des Weiteren ist eine Ausführung des Fahrzeugluftreifens besonders bevorzugt, bei welcher zumindest eine Gürtellage abgeflachte Stahlkorde aus fünf Stahlfilamenten enthält, sodass der Stahlanteil in der Gürtellage relativ gering ist, was für das Reifengewicht von Vorteil ist. Darüber hinaus lässt sich durch mit derartigen Stahlkorden verstärkte Gürtellagen die Balance zwischen der Stabilität des Gürtelverbandes und einem geringen Reifengewicht besonders gut optimieren.
Bei Fahrzeugluftreifen für Personenkraftwagen ist es in diesem Zusammenhang von Vorteil, wenn die Gürtellage abgeflachte Stahlkorde aus fünf Stahlfilamenten und mit einem größeren Durchmesser von 0,50 bis 0,70 mm enthält, wobei der gegenseitige lichte Abstand zwischen den Stahlkorden 0,35 mm bis 0,70 mm beträgt. Das Verhältnis des größeren Durchmessers der Stahlkorde zum kleineren Durchmesser der Stahlkorde, welches, wie bereits erwähnt, durch das Ausmaß der Verformung bestimmt wird, beträgt bei solchen Stahlkorden bevorzugt 1,40 bis 1,60, insbesondere 1,50.
Bei Fahrzeugluftreifen, die größeren Belastungen beim Betrieb unterliegen, etwa Fahrzeugluftreifen für Schwerlastfahrzeuge, Light-Trucks, Busse und dergleichen, ist es bevorzugt, wenn die Gürtellage abgeflachte Stahlkorde aus fünf Stahlfilamenten und mit einem größeren Durchmesser > 0,50 mm bis 1,35 mm enthält, wobei der gegenseitige lichte Abstand zwischen den Stahlkorden 0,50 mm bis 0,90 mm beträgt. Bei dieser Variante ist es von Vorteil, wenn das Verhältnis des größeren Durchmessers zum kleineren Durchmesser der Stahlkorde 1,70 bis 1,80 beträgt.
Die abgeflachten Stahlkorde sind bevorzugt durch Verformen von Stahlkorden aus im Querschnitt kreisförmigen Stahlfilamenten mit übereinstimmenden Durchmessern von 0,18 mm bis 0,45 mm hergestellt, bei besonders bevorzugten Ausführungsformen durch Verformen von Stahlkorden aus im Querschnitt kreisförmigen Stahlfilamenten mit Durchmessern von 0,185 mm, 0,20 mm, 0,22 mm, 0,28 mm oder 0,40 mm.
Bei besonders bevorzugten Ausführungen sind ferner die abgeflachten Stahlkorde durch Verformen von Stahlkorden aus im Querschnitt kreisförmigen Stahlfilamenten mit Durchmessern von 0,18 mm bis 0,45 mm hergestellt, wobei für die verformten, abgeflachten Stahlkorde die Beziehung:
1,60 d ≤ D2 ≤ 2,40 d gilt, wobei d der Durchmesser der kreisförmigen Stahlfilamente der nicht verformten Stahlkorde und D2 der kleinere Durchmesser der verformten, abgeflachten Stahlkorde ist. Weitere Merkmale, Vorteile und Einzelheiten der Erfindung werden nun anhand der Zeichnung, die Ausführungsbeispiele darstellt, näher beschrieben. Dabei zeigen
Fig. 1 einen schematischen Querschnitt einer Ausführungsvariante eines abgeflachten Stahlkordes aus fünf Stahlfilamenten,
Fig. 2 einen schematischen Querschnitt eines nicht abgeflachten Stahlkordes aus fünf im Querschnitt kreisförmigen Stahlfilamenten
Fig. 3 einen schematischen Querschnitt einer weiteren Ausführungsvariante eines abgeflachten Stahlkordes aus sechs Stahlfilamenten,
Fig. 4 einen schematischen Querschnitt eines nicht abgeflachten Stahlkordes aus sechs im Querschnitt kreisförmigen Stahlfilamenten,
Fig. 5 einen realitätsnahen Querschnitt eines abgeflachten Stahlkordes aus fünf Stahlfilamenten und
Fig. 6 einen schematischen Querschnitt eines Abschnittes einer Gürtellage eines Fahrzeugluftreifens mit eingebetteten, abgeflachten und schematisch dargestellten Stahlkorden aus fünf Stahlfilamenten.
Die gegenständliche Erfindung befasst sich mit der Anordnung von abgeflachten, im Querschnitt nicht kreisförmigen Stahlkorden aus vier bis sechs Stahlfilamenten in zumindest einer der Gürtellagen von Fahrzeugluftreifen radialer Bauart und beliebigen Typs, vorzugsweise Reifen für Personenkraftwagen, Light-Trucks oder Schwerlastfahrzeuge.
Sämtliche in der Beschreibung angegebenen Dimensionen sind unter Berücksichtigung der üblichen fertigungstechnisch bedingten Abweichungen zu verstehen. Die vier bis sechs Stahlfilamente der abgeflachten Stahlkorde sind miteinander periodisch verdreht bzw. verdrillt, sodass ein offener Stahlkord vorliegt, derart, dass in die Zwischenräume zwischen den Stahlfilamenten beim Einbetten der Stahlkorde in eine Gürtelgummierungsmischung das Mischungsmaterial in die Zwischenräume unter Auffüllen derselben eindringen kann. Dabei können einzelne Stahlfilamente einander auch kontaktieren, ohne dass die Eindringfähigkeit beeinträchtigt wird. Die Stahlfilamente der abgeflachten Stahlkorde weisen eine übliche Zugfestigkeit von 2.500 N/mm2 bis 4.500 N/mm2 auf, die Zugfestigkeiten befinden sich daher im Wesentlichen im Bereich von NT (Normal Tensile) bis zu UT (Ultra Tensile).
Fig. 1 zeigt einen schematischen Querschnitt eines abgeflachten Stahlkordes 1 mit fünf Stahlfilamenten 2, Fig. 3 zeigt einen schematischen Querschnitt eines abgeflachten Stahlkordes 1 mit sechs Stahlfilamenten 2. Die Herstellung der abgeflachten Stahlkorde 1 erfolgt derart, dass fünf bzw. bis sechs gleichgestaltete und im Querschnitt kreisförmige Stahlfilamente 2‘ mit einem Durchmesser d von 0,10 mm bis 0,60 mm, insbesondere von 0,18 mm bis 0,45 mm, miteinander verdreht werden, sodass die in Fig. 2 und Fig. 4 im Querschnitt runden Stahlkorde 1‘ als „Ursprungskorde“ entstehen. Beispielsweise durch einen Walzvorgang werden diese „Ursprungskorde“ verformt, sodass jeweils zumindest zwei Stahlfilamente 2‘, insbesondere im Bereich ihrer gegenseitigen Kontaktstellen, lokal abgeflacht bzw. verformt sind und eine dabei zumindest zum Teil eine unregelmäßig abgeflachte Querschnittsform erhalten, wobei auch der Stahlkord 1 insgesamt eine abgeflachte Querschnittsgestalt erhält. Durch die Verdrehung der Stahlfilamente 2 sind, in unterschiedlichen Querschnitten über die Länge des Stahlkordes 1 betrachtet, Stahlfilamente 2 unterschiedlich verformt, manche ggf. auch nicht verformt und besitzen dann lokal ihren ursprünglich kreisförmigen Querschnitt. Fig. 5 zeigt dies anhand einer Darstellung eines realitätsnahen Querschnittes eines abgeflachten Stahlkordes 1 mit fünf Großteils unregelmäßig verformten Stahlfilamenten 2. Für abgeflachte Stahlkorde aus vier Stahlfilamenten gilt Analoges.
Die abgeflachten Stahlkorde 1 weisen einen größeren Durchmesser D1 und einen im rechten Winkel zu diesem vorliegenden, gegenüber D1 kleineren Durchmesser D2 auf. Die Durchmesser D1 und D2 sind die jeweils größten Durchmesser und sind daher an den Stellen mit den größten „Breiten“ der Stahlkorde 1 ermittelt. Dabei ist D1 > 0,2 mm, insbesondere D1 ≥ 0,26 mm, und es beträgt das Verhältnis von D1 zu D2 1,10 bis 3,00, vorzugsweise 1,20 bis 1,90, besonders bevorzugt 1,40 bis 1,80. Für die verformten, abgeflachten Stahlkorde 1 gilt bezüglich des kleineren Durchmessers D2 die Beziehung 1,60 d ≤ D2 ≤ 2,40 d gilt, wobei d der Durchmesser der im Querschnitt kreisförmigen Stahlfilamente der nicht verformten Stahlkorde ist. Die Verformung bzw. Komprimierung der „Ursprungskorde“ erfolgt insbesondere derart, dass die verformten Stahlfilamente 2 im Wesentlichen parallel zum Durchmesser D1 ihren größten Durchmesser d1 und im rechten Winkel zu diesem an ihrer breitesten Stelle einen weiteren kleineren Durchmesser d2 aufweisen, wobei das Verhältnis von d2 zu d1 im Bereich von etwa 0,70 bis etwa 0,98 liegt.
Die flach verformten Stahlfilamente 2 weisen jeweils eine Querschnittsfläche auf, die jener der ursprünglich kreisförmigen Stahlfilamente 2 entspricht oder weitgehend entspricht, letzteres weil beim Verformungsvorgang lokal geringfügige Materialverschiebungen in Längsrichtung der Stahlfilamente stattfinden können.
Fig. 6 zeigt beispielhaft einen Querschnitt durch einen Abschnitt einer Gürtellage 3 eines Fahrzeugluftreifens, wobei die Gürtellage 3 mit schematisch dargestellten Stahlkorden 1 mit fünf Stahlfilamenten 2 verstärkt ist. Anstelle der dargestellten Stahlkorde aus fünf Filamenten können in der Gürtellage 3 auch Stahlkorde mit vier oder mit sechs Filamenten, wie beschrieben, enthalten sein. Der gegenseitige lichte Abstand Rg der Stahlkorde 1 richtet sich nach dem Durchmesser D1 und der Korddichte (epdm, Anzahl der Korde pro Dezimeter Gürtellage) und bewegt sich in einem Bereich von 0,10 mm, insbesondere 0,30 mm, bis 1,00 mm, wobei gilt:
D1 = 100/epdm - Rg, wobei D1 > 0,2 mm, wie oben erwähnt.
Weisen gemäß einer bevorzugten Ausführung die abgeflachten Stahlkorde fünf Stahlfilamente und einen Durchmesser D1 von 0,50 mm bis 0,70 mm auf, beträgt der gegenseitige lichte Abstand Rg zwischen den Stahlkorden 0,35 mm bis 0,70 mm. Beträgt der Durchmesser D1 der abgeflachten Stahlkorde > 0,50 mm bis 1,35 mm sind die Stahlkorde 1 derart in die Gürtellage 3 eingebettet, dass ihr gegenseitiger lichter Abstand Rg 0,50 mm bis 0,90 mm beträgt.
Die Gesamtdicke Ld der Gürtellage 3 ist die Summe aus dem oben erwähnten kleineren Durchmesser D2 der in der Gürtellage 3 enthaltenen Stahlkorde 1 und den oberhalb und unterhalb der Stahlkorde 1 vorliegenden Schichtdicken Rc und Rb der Gummierungsschichten. Die Schichtdicken Rc und Rb sind jeweils als die kleinsten lichten Abstände zwischen den Stahlkorden 1 und den äußeren bzw. inneren Außenflächen der Gürtellage 3 ermittelt. Die Summe der beiden Schichtdicken Rc und Rb beträgt für abgeflachte Stahlkorde aus vier bis sechs Stahlfilamenten zumindest 0,10 mm und höchstens 2,00 mm, insbesondere bis zu 1,00 mm, bevorzugt bis zu 0,70 mm, besonders bevorzugt bis zu 0,60 mm. Dabei können Rc und Rb gleich groß (im Mittel) oder unterschiedlich groß sein, sodass eine asymmetrische Gummierung vorliegt. Ein bevorzugter Bereich für die Summe aus Rc und Rb liegt im Bereich von 0,20 mm bis 0,60 mm.
Tabelle 1, Tabelle 2 und Tabelle 3 enthalten Daten zu bevorzugten Ausführungsvarianten VAR1.1, VAR1.2, VAR2.1, VAR 2.2, VAR3 und VAR 4 von Gürtellagen mit abgeflachten Stahlkorden 1 aus fünf Stahlfilamenten 2 und Vergleichsbeispiele REF1.1, REF1.2, REF2 und REF3 von Gürtellagen mit Stahlkorden, die bekannte, gemäß dem Stand der Technik ausgeführte Stahlkorde sind. REF1.1 ist das Vergleichsbeispiel zu den Varianten VAR1.1 und VAR2.1, REF1.2 ist Vergleichsbeispiel zu den Varianten VAR1.2 und VAR2.2. REF2 ist das Vergleichsbeispiel zur Variante VAR3 und REF3 ist das Vergleichsbeispiel zur Variante VAR4.
Die Vergleichsbeispiele REF1.1, REF1.2, REF2 und REF3 enthalten Stahlkorde der Konstruktionen 2 x 0,30 mm HT, 2 + 2 x 0,32 mm HT und 3 x 0,2 mm + 6 x 0,35 mm HT mit im Querschnitt kreisförmigen Stahlfilamenten.
Die Stahlkorde in den erfmdungsgemäß ausgeführten Gürtellagen (VAR1.1 bis VAR4) sind abgeflachte Stahlkorde, wobei mangels besserer Terminologie jeweils bei der Stahlkord- Konstruktion der ursprünglich kreisförmige Durchmesser der Stahlfilamente angegeben ist, daher 0,185 mm (Konstruktion als 5 x 1,85 mm ST bezeichnet) beträgt, ferner 0,20 mm (Konstruktion als 5 x 0,20 mm ST bezeichnet), 0,28 mm (Konstruktion als 5 x 0,28 mm ST bezeichnet) und 0,40 mm (Konstruktion als 5 x 0,40 mm ST bezeichnet). Weitere Parameter in den Tabellen sind der Korddurchmesser (REF1.1 bis REF3) der Durchmesser D1, der Durchmesser D2, das Verhältnis D1 zu D2, die Bruchkraft des jeweiligen Stahlkordes, ermittelt gemäß ASTM D2969 und ASTM D4975, die Zugfestigkeit der Gürtellage in kN/dm (wurde rechnerisch aus der epdm und der Bruchkraft des jeweiligen Kordes ermittelt), die Gürtel dicke in mm, der lichte Kordabstand Rg in mm und die Anzahl der Korde pro 10 cm Gürtellage (epdm).
Bei den Vergleichsbeispielen REF1.1 bis REF3 ist das Gürtellagengewicht 100 % gesetzt, bei den erfindungsgemäßen Beispielen VAR1.1 bis VAR4 jeweils in % und im Verhältnis zum jeweiligen Vergleichsbeispiel REF1.1 bis REF3 angegeben.
Tabelle 1 Tabelle 2
Tabelle 3 Bezugsziffernliste
1, 1‘ Stahlkord
2, 2‘ Stahlfilament 3 Gürtellage
Rg Abstand
Rc, Rb Gummierungschichtdicken
D1, D2 Durchmesser Stahlkord d1, d2 Durchmesser Stahlfilament d Durchmesser Stahlfilament
Ld Gesamtdicke der Gürtellage

Claims

Patentansprüche
1. Fahrzeugluftreifen mit einem Gürtelverband mit zumindest einer Gürtellage (3), welche mit in Gummimaterial eingebetteten Jeweils die gleiche Anzahl von Stahlfilamenten (2) aufweisenden Stahlkorden (1) verstärkt ist, die - innerhalb jeder Gürtellage parallel zueinander und unter zumindest im Wesentlichen gleich großen gegenseitigen Abständen (Rg) angeordnet sind,
- beidseitig Gummierungsschichten aufweisen, deren Schichtdicken (Rc, Rb) in Summe 0,10 mm bis 2,00 mm betragen, - im Querschnitt betrachtet abgeflachte offene Stahlkorde (1) aus vier bis sechs miteinander periodisch verdrehten Stahlfilamenten (2) sind, von welchen, im Querschnitt betrachtet, zumindest zwei, insbesondere unregelmäßig, flach verformt sind, - einen ersten größeren und senkrecht zu diesem einen zweiten, kleineren Durchmesser (D1, D2) aufweisen, deren Verhältnis (D1/D2) zueinander 1,10 bis 3,00 beträgt, - in der Gürtellage (3) mit ihrem ersten, größeren Durchmesser (D1) weitgehend flach liegend eingebettet sind und - zueinander weitgehend gleich große lichte Abstände (Rg) aufweisen, welche 0,10 mm bis 1,00 mm betragen.
2. Fahrzeugluftreifen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass, in einem beliebigen Querschnitt entlang der Stahlkorde (1) betrachtet, jeweils zumindest ein Stahlfilament (2) kreisförmig ist.
3. Fahrzeugluftreifen nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass, in einem beliebigen Querschnitt entlang der Stahlkorde (1) betrachtet, bei einer Ausführung der Stahlkorde (1) mit fünf Stahlfilamenten (2) zumindest drei, bei einer Ausführung der Stahlkorde (1) mit sechs Stahlfilamenten (2) zumindest vier Stahlfilamente (2), insbesondere unregelmäßig, flach verformt sind.
4. Fahrzeugluftreifen nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass, in einem beliebigen Querschnitt entlang der Stahlkorde (1) betrachtet, bei einer Ausführung der Stahlkorde (1) mit fünf Stahlfilamenten (2) genau eines der Stahlfilamente (2) kreisförmig ist, bei einer Ausführung der Stahlkorde (1) mit vier oder sechs Stahlfilamenten (2) genau zwei Stahlfilamente (2) kreisförmig sind.
5. Fahrzeugluftreifen nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass für die Stahlkorde (1) in der Gürtellage (3) folgende Beziehung gilt:
D1 = 100/epdm - Rg, wobei D1 der größere Durchmesser der Stahlkorde (1) ist und D1 > 0,20 mm, insbesondere ≥ 0,26 mm, und wobei
Rg der gegenseitige lichte Abstand zwischen benachbarten Stahlkorden (1) und epdm die Kordanzahl pro 10 cm Gürtellagenbreite sind.
6. Fahrzeugluftreifen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis (D1/D2) des größeren Durchmessers (D1) zum kleineren Durchmesser (D2) der Stahlkorde (1) 1,20 bis 1,90, insbesondere 1,40 bis 1,80, beträgt.
7. Fahrzeugluftreifen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Schichtdicken (Rc, Rb) der Gummierungsschichten in Summe 0,20 mm bis 1,00mm. insbesondere bis 0,70 mm und bevorzugt bis 0,60 mm betragen.
8. Fahrzeugluftreifen nach Anspruch 1 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Schichtdicken (Rc, Rb) der Gummierungsschichten gleich groß oder unterschiedlich groß sind, wobei die Schichtdicken (Rc, Rb) jeweils zumindest 0,05 mm betragen.
9. Fahrzeugluftreifen nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Gürtellage (3) abgeflachte Stahlkorde (1) aus fünf Stahlfilamenten (2) enthält.
10. Fahrzeugluftreifen nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Gürtellage (3) abgeflachte Stahlkorde (1) aus fünf Stahlfilamenten (2) und mit einem größeren Durchmesser (D1) von 0,50 mm bis 0,70 mm enthält, wobei der gegenseitige lichte Abstand (Rg) zwischen den Stahlkorden (1) 0,35 mm bis 0,70 mm beträgt.
11. Fahrzeugluftreifen nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis (D1/D2) des größeren Durchmessers (D1) zum kleineren Durchmesser (D2) der Stahlkorde (1) 1,40 bis 1,60, insbesondere 1,5, beträgt.
12. Fahrzeugluftreifen nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Gürtellage (3) abgeflachte Stahlkorde (1) aus fünf Stahlfilamenten (2) und mit einem größeren Durchmesser (D1) > 0,50 mm bis 1,35 mm enthält, wobei der gegenseitige lichte Abstand (Rg) zwischen den Stahlkorden (1) 0,50 mm bis 0,90 mm beträgt.
13. Fahrzeugluftreifen nach Anspruch 9 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis (D1/D2) des größeren Durchmessers (D1) zum kleineren Durchmesser (D2) der Stahlkorde (1) 1,70 bis 1,80 beträgt.
14. Fahrzeugluftreifen nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die abgeflachten Stahlkorde (1) durch Verformen von Stahlkorden aus im Querschnitt kreisförmigen Stahlfilamenten mit übereinstimmenden Durchmessern von 0,18 mm bis 0,45 mm hergestellt sind.
15. Fahrzeugluftreifen nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die abgeflachten Stahlkorde (1) durch Verformen von Stahlkorden aus im Querschnitt kreisförmigen Stahlfilamenten mit Durchmessern (d) von 0,185 mm, 0,20 mm, 0,22 mm, 0,28 mm oder 0,40 mm hergestellt sind.
16. Fahrzeugluftreifen nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die abgeflachten Stahlkorde (1) durch Verformen von Stahlkorden aus im Querschnitt kreisförmigen Stahlfilamenten mit Durchmessern (d) von 0,18 mm bis 0,45 mm hergestellt sind, wobei für die verformten, abgeflachten Stahlkorde (1) die Beziehung:
1,60 d ≤ D2 ≤ 2,40 d gilt, wobei d der Durchmesser der im Querschnitt kreisförmigen Stahlfilamente der nicht verformten Stahlkorde und D2 der kleinere Durchmesser der verformten, abgeflachten Stahlkorde (1) ist.
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