DE3128622A1

DE3128622A1 - Einlage-verstaerkter gegenstand

Info

Publication number: DE3128622A1
Application number: DE19813128622
Authority: DE
Inventors: Eric Knutsford Cheshire Halroyd; David John Bridgwood Liverpool Merseyside Perkins
Original assignee: W&A Bates Ltd
Current assignee: W&A Bates Ltd
Priority date: 1980-07-26
Filing date: 1981-07-20
Publication date: 1982-05-19
Also published as: FI67676C; IT8123091A0; GB2084623B; ES259673Y; NL8103516A; AT382559B; SE449194B; GB2084623A; AR224581A1; ES259673U; SE8104477L; US4399187A; FR2487264B1; FI812296L; CA1167360A; ATA327981A; AU7340781A; FR2487264A1; IE811673L; IT1211083B

Description

Die Erfindung betrifft einen einlagen-verstärkten Gegenstand uns Insbesondere einen Reifen/ und zwar den Aufbau einer Reifenlaufflächenverstärkung oder eines Gürtels/ sowie Materialien für einen solchen Gürtel.

Reifengürtel enthalten eine oder mehrere Schichten aus Lagen von aneinanderliegenden parallelen Corden, die sich über die Breite des Laufstreifens erstrecken, wobei normalerweise die Corde mit einem spitzen Winkel zur sich in Umfangsrichtung erstreckenden Mittellinie der Lauffläche erstrecken. Die Kanten der Gürtellagen werden durch die nebeneinanderliegenden geschnittenen Cordenden gebildet, und diese geschnittenen Enden bilden sehr oft die Ursache von Schwachstellen in Reifen, die zu einem .Reifenversagen führen. Die Schwachstellen haben ihre Ursache in einer Fehlbindung zwischen den Corden und den restlichen Teilen des Reifens, die durch die geschnittenen Enden der Reifen-Corde oder Drähte hervorgerufen wird.

Ein bekannter Gürtelaufbau, der zur Vermeidung dieses Problems entwickelt wurde, besteht darin, die Kanten der Gürtellagen in Axialrichtung nach innen zu falten, so daß die Gürtelkanten durch die Faltstellen gebildet werden, jedoch erweisen sich solche An- . Ordnungen als kostenaufwendig, ergeben weitere Beschränkungen für -die Gürtelauslegung und -herstellung und ändern das Verhalten des Reifens.

Ein weiterer Aufbau unter Verwendung von dünnen Einzeldrähton aus SLah] lsi· in der DD-PS 89061 beschrieben. Diese Konstruktion wurde pnfcwii'kolt, um ein bei den Uberkreuzungspunkten zwischen benachl >nilc<n lUlrt öl lni.ic'ti ont at.cihoncioa Problem zu überwinden, und es wird rttuirrilhi t , datS dienen Problem durch Verwendung dünner Einzeldrähte überwunden wurde. Die beschriebene Gürtellage umfaßte einen kontinuierlichen dünnen Einzelstahldraht mit einem Durchmesser von • 'Inlijrn /.rhniel Mll.limet-.orn, der in Zickzack-Form über die Lagen

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so gelegt wird, daß sich bei jeder überquerung die nächstfolgende Einzeldrahtverstärkung der Lage ergibt. Diese Konstruktion wurde jedoch niemals angewendet, und würde in der
praktischen Anwendung auch nicht in der Lage sein, ausreichende Gewebefestigkeit zu ergeben, infolge des geringen Durchmessers
der Einzeldrähte, der ja selbst durch den Biegeradius an den
Lagenkanten sehr begrenzt ist. Derartige Einzeldrähte können
Kompressionsspannungen nicht aushalten und verbiegen oder verweilen sich, so daß eine schnelle Cordermüdung eintritt; wie
Experimente erwiesen haben, würde eine solche Konstruktion unzufriedenstellend sein, da dünne Einzeldrähte keine Kompression im Gummi ohne Verwellung und schnelle Ermüdung überstehen können. Stärkere Einzeldrähte würden durch das Verbiegen zu einer Haarnadelschleife an den Kanton so stark beansprucht, daß ::ich auch dadurch ein Ermüdungsversagen ergeben würde, so daß die Verwendung in Frage gestellt wäre.

Es ist ein Ziel der vorliegenden Erfindung, eine praktisch einsetzbare Gürtellagenkonstruktion mit den notwendigen physikalischen Eigenschaften zu schaffen, die die angeführten Schwierigkeiten vermeidet.

Eine erfindungsgcmiiße Roifengürt.eleinlago enthalt eine lüncjliclic Schicht aus einem Reifencordgewebe, deren Kanten einen der Breite des Gürtels, für den das Gewebe bestimmt ist, entsprechenden Abstand voneinander haben, und bei dem die Reifencorde eine verdrillte Packung aus Fäden aus einem Material mit hohem Elastizitätsmodul besitzen, deren Verdrillungswinkel, wie später definiert, nicht mehr als 18° beträgt und bei dem die sich quer zur Schicht erstreckenden Corde durch einen einzigen kontinuierlichen Roifcncord gebildet werden, der sich hin- und hergelegt quer zur Schicht erstreckt und an jeder Kante um eine senkrecht zur Schichtebene stehende Achse in sich selbst zurückqefalt et ist, κο daß d i <·.
Schichtkanten durch eine Reihe von gefalteten Cordendkanten gebildet sind.

Unter "Material rait hoher Elastizitätskonstante" wird ein Material verstanden, das eine Elastizitätskonstante oder einen Elastizitätsmodul von 49,03 bis 205,94 kN.ram² (5000 bis 21000 kp/mm ) besitzt, wie z.B. Stahl, Glasfaser oder Fasern aus aromatischem Polyamid, wie z.B. Kevlar.

Der Drillwinkel eines Cordes wird definiert durch die Beziehung

Drillwinkel = arc tan

C^ft^x Corddurchitiesser (mm) A 2 χ Lagenlänge (mm) J

Die Corde werden vorzugsweise so gelegt, daß der Abstand zwischen den Corden geringer als der 1,2fache Corddurchmesser und größer als der 0,2fache Corddurchmesser ist und in ihrer Relativlage in der Gewebeschicht mittels einer Schicht aus einem Elastomer, beispielsweise einer Gummibeschichtungsmischung, gehalten, die auf eine Seite der gelegten Corde beispielsweise durch Friktionierung oder Pressen aufgebracht wird. Zwei Blastomerschichten können beidseitig an der Schicht aufgebracht werden.

Die Fäden oder Corde können auf übliche Weise vorbeschichtet oder vorbehandelt sein, beispielsweise durch Vorbeschichten mit elastomerem Material. Die Corde können aus dicht gepackten Fäden aufgebaut sein, oder sie können Offendraht-Cörde (open filament cords) sein.

Die Corde können mit einem Winkel von 90° zur Längsmittellinie cIob HiIr hol gewoben lieqen, nie können aber auch -in dem üblicheren iiplt'/.tMi Winkel zur Mit Lellinio liegen, z.B. einem Winkel von )\ . IHp (Vt »Io situ! vorisugswc t s«? bei ;ioder überquerung der .schicht gerade durchgehend gelegt oder sie können in Winkelform gelegt sein, wobei jede überquerung des Cordes "V"-förmig verlHuft und die Spitze des "V" im wesentlichen an der LängsmitLellinie der Schicht gelegen ist. Dieses Hakengewebe ergibt

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ein Gürtelgewebe mit einer Lage, das in sich ausgeglichen iul. Alternativ kann ein Hakengewebe mit zwei Corden gebildet worden, die getrennt so gelegt werden, daß jeder Cord eine Hälfte der Schichtbreite ergibt, üblicherweise können die beiden Corde in der Mitte der Schicht miteinander verschlungen poln (IhUm 1.'χγ»<.Ή, dies ist jedoch nicht unbedingt ntttig.

Durch die Erfindung ergibt sich auch ein Gürtellagenring für einen Reifen, der einen an den Enden miteinander verbundenen Streifen dieses Gewebes zur Bildung des Lagenringes enthältο

Die Endenverbindung geschieht vorzugsweise als Stoßverbindung längs des Winkels der Corde zwischen den beiden Enden einer Schicht, die auf die erforderliche Länge geschnitten wurde.

Weiter ergibt die Erfindung eine Gürtelpackung für einen Reifen, die zwei oder mehr Lagen des Reifengürtelgewebes umfaßt, von denen mindesten« eine aus einem vorbeschriobonen (JiIrLe! lagengewebe gebildet ist.

Dazu ergibt die Erfindung einen Radiallagenreifen, bei dem die Reifenlauffläche durch eine Schicht aus Gürtellagengcwabe der beschriebenen Art verstärkt ist ο

Die Erfindung wird nachfolgend an Ausführungsbeispielen anhand der schematischen Zeichnung näher erläutert; in der Zeichnung zeigt:

Fig. 1 eine Draufsicht auf ein kurzes Stück eines erfindungsgemäßen Gürtelgewebes,

Fig. 2 eine Seitenansicht eines vergrößerten Teiles des Gewebes von Fig. 1,

Fig. 3 eine Draufsicht auf einen Winkel- oder Hakenqeweheaufbau,

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Fig. 4 eine Draufsicht auf einen alternativen Winkel- oder Hakengewebeaufbau, und

Fig. 5 einen Schnitt durch einen Reifen mit einer Gürtelpackung, die ein erfindungsgemäßes Gewebe enthält.

Das in Fig. 1 und 2 dargestellte Gürtelgewebe besteht aus einer länglichen Gewebeschicht mit parallelen, dicht aneinanderliegenden Stahldraht-Verstärkungscorden 1 und 2, welche mit einem spitzen Winkel A von 21 zur Längsmittellinie der länglichen Schicht gelegt sind. Die Corde bestehen aus verdrillten messing-plattierten Stahldrähten, welche mit einem Drillwinkel von 7,4° verdrillt sind, mit der Bezeichnung 1 χ 4/0,25 mm φ. Es ist darauf hinzuweisen, daß die Parallelcord-Anordnung einen kontinuierlichen, in Zickzack-Form gelegten Einzelcord enthält, der so gelegt ist, daß die mit 1 bezeichneten Corde bei Erreichen der Kante 3 der Schicht in sich zurückgefaltet werden und dem Cordweg 2 folgen. An der gegenüberliegenden Seite 4 der Schicht werden die Corde wieder längs des nächsten Cordweges 1 zurückgefaltet. Damit wird der Einzelcord in Zickzack-Form so gelegt, daß aufeinanderfolgende Uberquerungen einander benachbart liegen. Der Abstand oder der Spalt zwischen benachbarten Corden beträgt 0,25 χ Corddurchmesser. Die Cord-Falten bilden einen Schleifen-Kantenaufbau.

Fig. 2 zeigt, daß die Achse 5 der Faltungen zwischen benachbarten Corden senkrocht auf dem Hauptflächenbereich der Schicht steht und daß die Drähte des Cordes so in einer Vertikallinie um die Schleife neu geordnet sind, daß jeder Draht annähernd gleiche Bedingungen von Biegeradius und Belastung erfährt. Die Cordp worden in dor zusammengebauten Lage mittels einer unvul-Kitn I η I cm ( «mi iiununlm lnchuny ijtMwiJten,.- -die in die Cordanordnung mitt öl-S zweier Wn U--ο η wie bei der üblichen Reifencordgewebeherstellung eingepreßt wird.

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Die sich ergebende Reifencord-Gewebeschicht besitzt so in engen Rahmen die erforderliche Breite zur Verwendung beim Reifenaufbau, die Corde sind bereits nahe bei dem erforderlichen Schrägwinkel, es sind keine geschnittenen Cordenden an den Gewebekanten vorhanden, und trotzdem besitzt die Gewebeschicht eine im wesentlichen gleichförmige Stärke, die genügend Freiheit bei der Reifenauslegung und für das Aufbauverfahren gewährt.

Ferner ergibt der mehrdrähtige Cord mit relativ kleinem Drillwinkel einen Aufbau, bei dem die Drähte einander gegen Verbiegung oder Verwerfung im Reifen unter Gebrauchsbedingungen abstützen, sich jedoch während des Schleifenbiegens an den Gewebeenden während der Herstellung so bewegen,daß sie eine Schichtbildung ergeben, die ein Biegen ohne Erzeugung hoher Oberflächenspannungen gestattet, so daß Krmüdungsvcrsagon im Gebrauch vermieden wird-

Das in Fig. 3 dargestellte Gürtelgewebe ist wiederum durch einen einzigen Reifenverstärkungscord gebildet, der so gelegt ist, daß wiederholt die Breite der sich in Längsrichtung erstreckenden Schicht überquert wird, jedoch geschieht in diesem Fall jede Uberquerung in "V"-Form, so daß ein gelegter Cord auf einer Hälfte 7 des Streifens einen Schrägwinkel von 21 nach der einen Seite der Längsmittellinie aufweist und einen Schrägwinkel C von -21° in der anderen Hälfte 8 des Streifens=

Die sich ergebende Einzellage von Gürtelmaterial besitzt einen sogenannten ausgeglichenen (balanced) Aufbau, d.h, ein auch nur aus einer Lage eines solchen Gewebes bestehender Reifengürtel ergibt einen Reifen mit ausgeglichenem Aufbau,

Die in Fig. 4 gezeigte Abwandlung ist unter Verwendung von zwei separaten Reifencorden hergestellt, von denen jeder ähnlich wie in Fig. 3 vollständig quer zur Lage in Zickzack-Form gelegt ist. In diesem Fall wird jedoch ein Gewebe mit einer Stärke von

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zwei Corden ausgebildet und die zwei Cordlagen werden in der Mitte miteinander verschlungen (interlocked). Das wird dadurch erreicht/ daß das "V" des einen Cordes entgegengesetzt zu dem "V" des anderen Cordes gelegt wird, und daß in der Mitte die beiden Corde miteinander verschleift werden.

Es sind auch verschiedene andere Anordnungen möglich, um Mehrfach-Gürtel-Gewebe mit oder ohne Verschlingung auszubilden, und unterschiedliche Gewebebreiten und -festigkeiten können durch Verwendung von unterschiedlichen Lagenbreiten und unterschiedlichen Corden erzeugt werden. Ferner können verschiedene Cordwinkel, bezogen auf die Mittenumfangsrichtung, benutzt werden, z.B. auch 90° bei einer oder bei mehreren Lagen, je nach den Anforderungen für die Gürtel des herzustellenden Reifens.

Das Gewebe kann auch mit einer vorgeformten Kronenkrümmung ausgebildet werden, d.h. mit einer Krümmung über seiner Breite. Ferner kann das Gewebe in einer kontinuierlichen Schicht gelegt und auf die zum Reifenaufbau erforderlichen Längen geschnitten werden oder es kann ein kontinuierlicher Ring mit dem für den herzustellenden Reifen erforderlichen Durchmesser ausgebildet werden.

Der in Fig. 5 dargestellte Reifen ist ein 155SR13 Radiallagenreif en für einen PKW. Die Laufflächenbreite beträgt 110 mm und di Gürtelpackung oder -anordnung besteht aus zwei Lagen 9 und 10, die jeweils mit einem erfindungsgemäßen Reifencordgewebe gebildei sind. Die radial innere Lage 9 besitzt eine Breite von 118 mm und die radial äußere Lage 1O eine solche von 108 mm. Jede Lage enthii.lt ein Gewebe in Zick-Zack-Aufbau aus 1 χ 4/0,25 mm Stahlcord (d.h. 4 Drähte mit 0,25 mm Durchmesser pro Cord). Der Drill· winkrl dos Cordes betrügt 7,4 und der Schlag oder die Lagenläng« l'fMSiii M,^ mm. IMp OiWi esi latton »ind durch Stöße in üblicher Weii veibunden. Im übrigen ist der Reifen konventionell als Radiallagenrelfen aufgebaut.

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Der beschriebene Reifen wurde mit einer typischen Testmanch!no auf Gürtelkantenablösungen untersucht. Dabei wurde der Reifen mit Solldruck und 50 % überlast erprobt« Die Geschwindigkeit war 50 km/h und der Reifen wurde mit seiner Felge während 3 Minuten einem Schlupfzyklus von i 4° un< crworf an, ijfU>l>it von drei Minuten Gcradeauslmif. Dieser Ab Inut' wurde ο«> !«min wiederholt/ bis Gürtelkantenablösung vermutet wurde, daraufhin wurde der Reifen zur überprüfung aufgeschnitten.

Normale Reifen der Größe 155SR13 mit zwei Stahlgürtellagen der gleichen Auslegung erfuhren eine größere Ablösung der Corde an den Gürtelkanten nach zwei bis drei Tagen mit dieser Testbelastung, während bei erfindungsgemäßen Reifen nach 13 Erprobungstagen mit dieser Testbelastung nur eine geringe Kantenlösung auftrat.

Der Aufbau wird als sehr vorteilhaft für alle Radiallagenreifen mit einem Stahl-Laufstreifenverstärkungsgürtelaufbau betrachtet, einschließlich PKW- und LKW-Reifen.

Dazu ergibt das Anbringen von Einzelgürtellagen mit im wesentlichen konstanten Eigenschaften über die gesamte Lagenbreite ohne Schnittkanten eine größere Freiheit der Reifenauslegung gegenüber den bei bekannten Faltkantenlagen aufbaugemäß auftretenden steifen Bereichen„

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Claims

- Patentansprüche -

( 1./Reifengürteleinlage für einen Luftreifen, bestehend aus ^-' einer länglichen Schicht aus einem Reifencordgewebe, deren Kantenabstand der Breite des Gürtels, für den . das Gewebe bestimmt ist, entspricht, dadurch gekennzeichnet , daß die Reifencorde eine verdrillte Packung von Faden · aus Material mit hohem Elastizitätsmodul umfassen mit einem Drillwinkel gemäß der in der Anmeldung gegebenen Definition, der nicht mehr als 18° beträgt und daß die sich quer zur Schicht erstreckenden Corde (1) durch einen einzigen kontinuierlichen Reifencord gebildet werden, der sich hin und zurück quer zur Schicht erstreckt und an jeder Kante über sich selbst um eine senkrecht zur Ebene der Schicht stehende Achse (5) so zurückgefaltet ist, daß die Kanten der

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Schicht durch eine Aufeinanderfolge gefalteter Cordkanten gebildet sind.
2. Reifengürteleinlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die sich über die Einlage erstreckenden Corde (1, 2) im wesentlichen aneinander gelegt sind.
3. Reifengürteleinlage nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß einander benachbarte Corde (1, 2) einen Abstand zwischen dem 0,2-fachen und dem 1,2-fachen des Corddurchmessers aufweisen,
4. Reifengürteleinlage nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet , daß die Corde (1, 2) in ihrer Relativlage in der Einlageschicht mittels einer dünnen Schicht aus an' eine Seite der gelegten Corde angepreßten elastomerem Material gehalten sind.
5. Reifengürteleinlage nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet , daß die Corde (1, 2) sich mit einem Winkel von 90° zur Längsmittellinie der Einlage über die Schicht erstrecken.
6. Reifengürteleinlage nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet , daß die Corde (1, 2) sich mit einem spitzen Winkel zur Längsmittellinie der Einlage über die Schicht erstrecken.
7. Reifengürteleinlage nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Corde (7, 8) in einem Winkelmuster gelegt sind, in welchem jede überquerung des Cordes "V-förmig ist und die Spitze des "V" im wesentlichen in dor Längsmittellinie der Schicht liegt.
8. Reifengürteleinlage nach einem dar Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet , daß die Einlage durch zwei kontinuierliche, separat jeweils eine Hälfte der Breite der Schicht bildende Corde (7, 8) gebildet ist.
9. Reifengürteleinlage nach Anspruch 8, dadurch g ο -kennzeichnet , daß die beiden kontinuierlichen Corde (7, 8) in der Mitte der Einlageschicht umeinander geschlungen sind«
10. Reifengürteleinlage nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet , daß die Reifencorde (1, 2; 1, 8) eine einzelne verdrillte Fadenpackung in Form eines Einzelstranges umfassen»
11. Reifengürteleinlage nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet , daß die Reifencorde (1, 2; 7, 8) mehr als einenj, jeweils eine verdrillte Fadenpackung umfassenden Strang enthalten«
12. Reifengürteleinlage nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet , daß das Material mit hohem Elastizitätsmodul Stahl ist»
13. Verwendung einer Gürteleinlage nach einem der Ansprüche 1 bis 12 in einem Gürteleinlagenring für einen Reifen durch Verbindung der Enden der Einlage miteinander«
14. Verwendung einer Reifengürteleinlage nach einem der Ansprüche 1 bis 12 als Laufflächenverstärkungsschicht (9, 10) in einem Radiallagenreifen₀

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