DE4212846A1

DE4212846A1 - Verstärkungscord für elastomere Erzeugnisse

Info

Publication number: DE4212846A1
Application number: DE4212846A
Authority: DE
Inventors: Wilhelm Hamacher
Original assignee: SP Reifenwerke GmbH
Current assignee: SP Reifenwerke GmbH
Priority date: 1992-04-16
Filing date: 1992-04-16
Publication date: 1993-10-21
Anticipated expiration: 2012-04-17
Also published as: EP0566392B1; DE69311430D1; JP3243050B2; DE69311430T2; JPH0617387A; EP0566392A1; CA2094213C; US5473877A; DE4212846C2; CA2094213A1

Description

Die Erfindung betrifft einen Verstärkungscord für elastomere Erzeugnisse, insbesondere einen Verstärkungscord zur Verwen dung in Fahrzeugreifen nach dem Oberbegriff des Patentan spruchs 1.

Verstärkungscorde dieser Art müssen mit dem elastomeren Material, in dem sie eingebettet sind, eine gute Haftung eingehen und darüberhinaus auch noch so gestaltet sein, daß ihre mechanischen Eigenschaften im Langzeiteinsatz möglichst unverändert bleiben. Weiterhin sollen sie eine möglichst geringe Dicke und damit verbunden ein geringes Gewicht aufweisen, da dies für die Laufeigenschaften der mit ihnen verstärkten Fahrzeugreifen von Vorteil ist. Die mechanischen Eigenschaften, wie z. B. die Biege- und Drucksteifigkeit und die Zugfestigkeit, der aus den Verstärkungscorden herge stellten Cordlage sollen dabei möglichst gleichmäßig und meist auch möglichst hoch sein.

Ein Stahlcord, dessen Seele aus zwei zueinander parallel verlaufenden Stahlfilamenten besteht, ist aus dem deutschen Gebrauchsmuster G 88 10 534 bekannt. Die Cordseele wird dabei von einer Gruppe von Stahlfilamenten umschlungen und sowohl die Cordseele als auch diese Gruppe ist zusätzlich von einer Außenwendel umgeben, deren Schlaglänge geringer ist als die Schlaglänge der Gruppe von Stahlfilamenten. Die Vielzahl der für die Erzeugung dieses Verstärkungscords benötigten Stahlfilamente führt zu einer relativ großen Dicke des Verstärkungscords.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen Verstärkungscord für elastomere Erzeugnisse so auszubilden, daß die Corddicke und die Vorbereitungsdicke verringert und zusätzlich die mechanischen Eigenschaften der Cordlage verbessert werden.

Gelöst wird diese Aufgabe nach der Erfindung dadurch, daß zumindest das äußere Filament einen abgeflachten Querschnitt aufweist und so dimensioniert und positioniert ist, daß es über linienförmige und/oder flächige Kontaktstellen mit den inneren Filamenten die mechanischen Eigenschaften des Verstärkungscords wesentlich mitbestimmt.

Durch die Verwendung und erfindungsgemäße Anordnung eines Filaments mit spezieller Querschnittsgeometrie wird die gestellte Aufgabe in vorteilhafter Weise gelöst.

Eine zweckmäßige Ausführungsform der Erfindung umfaßt einen Verstärkungscord, bei dem die Größe der Querschnittsfläche des äußeren Filaments im wesentlichen zwischen 50 und 100 % der Größe der Querschnittsfläche der inneren Filamente beträgt. Dadurch ist das äußere Filament, neben seiner Funktion als Umschlingungs- und Haltefilament für die inneren Filamente, zusätzlich als kräfteaufnehmendes Funktionsfilament ausgebildet. Druck-, Zug- und Biegekräfte werden gleichermaßen von den inneren Filamenten wie von dem äußeren Filament aufgenommen.

Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist insbe sondere die Querschnittsfläche des äußeren Filaments im wesentlichen von flachovaler Form. Dabei sind die beiden abgeflachten Seiten des äußeren Filaments vorzugsweise als ebene Flächen ausgebildet, die züeinander parallel verlau fen.

Nach einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform umfaßt der Verstärkungscord ein oder zwei innere Filamente, die im wesentlichen kreisförmigen Querschnitt besitzen. Es können jedoch auch innere Filamente verwendet werden, die einen von der Kreisform abweichenden Querschnitt aufweisen, um so die mechanischen Eigenschaften des Verstärkungscords, wie bei spielsweise Druck- und Biegesteifigkeit, den jeweiligen Erfordernissen anzupassen.

In weiteren bevorzugten Ausführungsformen verlaufen die inne ren Filamente im wesentlichen parallel zueinander oder sind miteinander verdrillt, wobei die Schlaglänge der inneren Filamente größer ist als die Schlaglänge des äußeren Fila ments.

Die Wickelrichtung des äußeren Filaments kann dabei mit- oder gegenläufig zur Verdrillrichtung der innere Filamente ausgebildet sein, je nachdem, welche mechanischen Eigen schaften der Verstärkungscord erhalten soll. Durch eine gegenläufige Umwicklung wird beispielsweise die Drucksteifig keit erhöht, während die Biegsamkeit verringert wird.

Nach einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform sind die inneren Filamente von zwei äußeren sich nicht kreuzenden Fi lamenten wendelförmig umwickelt. Weisen die beiden äußeren Filamente die gleiche Schlaglänge auf wie das äußere Fila ment bei einer Version mit nur einem äußeren Filament, so wird dadurch beispielsweise die Drucksteifigkeit erhöht, da bei gleicher Schlaglänge die doppelte Anzahl von Kontaktstel len zwischen den äußeren und den inneren Filamenten vorhan den ist.

In allen Ausführungsformen können die inneren und äußeren Fi lamente aus Metall, insbesondere Stahl, oder auch aus Kunst stoff, insbesondere Aramid, Kevlar, Nylon oder dergleichen hergestellt sein, je nachdem, welche mechanischen Eigenschaf ten der Verstärkungscord erhalten soll. Dabei sind insbeson dere auch Hybridformen, bei denen Metall und Kunststoff gemischt verwendet werden, möglich, um so heterogene Eigen schaften des Verstärkungscords zu erhalten.

Weitere besonders vorteilhafte Merkmale der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Der Vorteil des erfindungsgemäß ausgebildeten Verstärkungs cords liegt zum einen darin, daß durch die Verwendung eines flachen Filaments zur Umwindung der Cordseele eine Verrin gerung der Corddicke und der Vorbereitungsdicke des Reifens erzielt wird. Zum anderen können die mechanischen Eigenschaf ten der aus dem Verstärkungscord gebildeten Cordlage verbes sert werden.

Da Filamente mit flachem Querschnitt einen besseren Kompres sionsmodul aufweisen als Filamente gleicher Fläche mit kreisförmigem Querschnitt, wird bei Verwendung eines erfin dungsgemäß ausgebildeten Verstärkungscords zur Herstellung von Cordlagen deren Kompressionsmodul ebenfalls erhöht.

Bei Verstärkungscorden, die aus Filamenten mit ausschließ lich kreisförmigen Querschnitten hergestellt werden, sind das umwickelnde Filament und die Filamente, die die Cord seele bilden, über Punkt-zu-Punkt-Verbindungen miteinander verbunden. Durch den hohen Druck, der über diese punktförmi gen Verbindungen auf die Filamente einwirkt, tritt eine "Fretting" genannte Abnützung der einzelnen Filamente aufgrund der vorhandenen Reibung zwischen den Filamenten auf. Diese Abnützung ist umso größer je höher der Druck zwischen den Filamenten ist. Durch die Verwendung eines abgeflachten Filaments, das die inneren Filamente umwindet, werden die Kontaktstellen von Punkt-zu-Punkt-Verbindungen auf linienförmige bzw. flächige Kontaktstellen vergrößert. Durch diese Vergrößerung der Druckflächen wird ein geringe res Frettingpotential erzeugt.

Gleichzeitig werden die Reibungsflächen zwischen den inneren und äußeren Filamenten vergrößert, so daß die Druck- und Biegesteifigkeit wie auch die Zugfestigkeit des Verstärkungs cords durch diese größeren Stützflächen entscheidend erhöht werden. Dadurch kann beispielsweise eine deutliche Verbesserung der Biegesteifigkeit erreicht und damit der "flat spot"-Bildung beim Reifen entgegengewirkt werden.

Eine Cordlage besteht aus in Gummi eingelassenen, parallel zueinander verlaufenden Verstärkungscorden, wobei in der Regel bei parallel zueinander liegenden inneren Filamenten die Lage dieser inneren Filamente eines Verstärkungscords relativ zu dessen Achse statistisch verteilt ist, d. h. es existieren sowohl Verstärkungscorde, bei denen die von den inneren Filamenten aufgespannte Fläche parallel zur Cordlage liegt als auch Verstärkungscorde bei denen diese Fläche senk recht zur Cordlage angeordnet ist. Betrachtet man jeweils die Stellen des Verstärkungscords, an denen das die inneren Filamente umwindende äußere Filament ebenfalls in der aufge spannten Fläche zu liegen kommt, so ergibt sich an diesen Stellen die Figuration von drei nebeneinander liegenden Fila menten. Je nach Relativlage dieser von den drei Filamenten aufgespannten Fläche zur Cordlage ergibt sich eine hohe bzw. eine geringe Biegesteifigkeit der Cordlage.

Bei der Verwendung eines erfindungsgemäß ausgebildeten Ver stärkungscords wird die Biegesteifigkeit im ersten Fall reduziert und im zweiten Fall erhöht, so daß insgesamt die mechanischen Eigenschaften der aus den Verstärkungscorde aufgebauten Cordlage gleichmäßiger ausgebildet sind.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbei spiels unter Bezugnahme auf die Zeichnung erläutert; in die ser zeigt:

Fig. 1 eine perspektivische Darstellung eines erfin dungsgemäß ausgebildeten Verstärkungscords,

Fig. 2 eine Seitenansicht eines erfindungsgemäß aus gebildeten Verstärkungscords,

Fig. 3 eine Querschnitt eines Verstärkungscords nach Fig. 2 gemäß der Schnittlinie A-A und

Fig. 4 einen Querschnitt eines Verstärkungscords nach Fig. 2 gemäß der Schnittlinie B-B.

Fig. 1 zeigt einen Verstärkungscord, der aus inneren Filamen ten 1, die parallel zueinander verlaufen, und aus einem äußeren Filament 2, das die inneren Filamente 1 wendelförmig umschließt, besteht. Die inneren Filamente 1 besitzen einen kreisförmigen Querschnitt, während das äußere Filament 2 einen abgeflachten Querschnitt aufweist.

Das äußere Filament 2 ist so um die inneren Filamente 1 ge wendelt, daß das äußere Filament 2 stets mit seiner Breitsei te mit einem der inneren Filamente 1 in Verbindung steht. Da durch wird die Verbindungsfläche zwischen dem äußeren und den inneren Filament gegenüber herkömmlichen Verstärkungs corden, die aus Filamenten mit ausschließlich kreisförmigen Querschnittsflächen hergestellt sind, vergrößert und damit der Verschleiß, der durch die Reibung zwischen den einzelnen Filamenten entsteht, verringert. Gleichzeitig werden durch die vergrößerten Stützflächen zwischen den inneren und dem äußeren Filament die Biege- und Drucksteifigkeit wie auch die Zugfestigkeit erhöht.

In Fig. 2 ist eine Seitenansicht eines erfindungsgemäß ausge bildeten Verstärkungscords gezeigt. Hier wird das eine innere Filament von anderen verdeckt, so daß in Fig. 2 nur eines der inneren Filamente 1 zu sehen ist.

Fig. 3 zeigt einen Querschnitt des Verstärkungscords nach Fig. 2 gemäß der Schnittlinie A-A. Man erkennt hier die deutlich geringere Höhenabmessung des Verstärkungscords gegenüber einer Ausführung, bei der das äußere Filament 2 ebenfalls einen kreisförmigen Querschnitt aufweisen würde.

In Fig. 4 ist ein Querschnitt des Verstärkungscords nach Fig. 2 gemäß der Schnittlinie B-B gezeigt. In dieser Figura tion, in der die drei Filamente nebeneinander zu liegen kommen, kann durch den Einsatz des abgeflachten äußeren Fila ments 2 die Biegesteifigkeit in horizontaler Richtung vermin dert und in vertikaler Richtung erhöht werden. Da die Fila mente eines Verstärkungscords bezüglich dessen Achse stati stisch verteilt angeordnet sind, ist somit eine gleichmäßi gere Biegesteifigkeit der gesamten Cordlage erreichbar.

Claims

1. Verstärkungscord für elastomere Erzeugnisse, insbesondere Verstärkungscord zur Verwendung in Fahrzeugreifen, mit inneren Filamenten (1) und wenigstens einem äußeren Filament (2), wobei die inneren Filamente (1) von dem äußeren Filament (2) wendelförmig umwickelt sind, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest das äußere Filament (2) einen abgeflachten Querschnitt aufweist und so dimensioniert und positio niert ist, daß es über linienförmige und/oder flächige Kontaktstellen mit den inneren Filamenten (1) die mechani schen Eigenschaften des Verstärkungscordes wesentlich mitbestimmt.

2. Verstärkungscord nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Größe der Querschnittsfläche des äußeren Fila ments (2) im wesentlichen zwischen 50 und 100 % der Größe der Querschnittsfläche der inneren Filamente (1) beträgt.

3. Verstärkungscord nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Querschnittsfläche des äußeren Filaments (2) von einer von der Kreisform abweichenden Form, insbesondere von flachovaler Form ist.

4. Verstärkungscord nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine der beiden abgeflachten Seiten des äu ßeren Filaments (2) als ebene Fläche ausgebildet ist.

5. Verstärkungscord nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß beide abgeflachten Seiten des äußeren Filaments (2) als ebene Flächen ausgebildet sind und parallel zuein ander verlaufen.

6. Verstärkungscord nach einem oder mehreren der vorhergehenden Anspruche, dadurch gekennzeichnet, daß die Breite des außeren Filaments (2) vorzugsweise zwi schen 0,25 und 0,70 Millimeter und die Höhe des äußeren Filaments (2) bevorzugt zwischen 0,10 und 0,20 Millimeter beträgt.

7. Verstärkungscord, nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Schlaglänge des außeren Filaments (2) vorzugs weise zwischen 5- bis 60mal, insbesondere 10- bis 50mal, bevorzugt 20- bis 40mal so groß ist wie seine großte Breite.

8. Verstärkungscord nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Schlaglänge des äußeren Filaments (2) vorzugswei se zwischen 4 und 24 Millimeter, insbesondere zwischen 9 und 19 Millimeter, bevorzugt 14 Millimeter beträgt.

9. Verstärkungscord nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Verstärkungscord ein inneres oder zwei innere Filamente (1) umfaßt.

10. Verstärkungscord nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die inneren Filamente (1) im wesentlichen kreisförmi gen Querschnitt besitzen.

11. Verstärkungscord nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser der inneren Filamente (1) vorzugswei se zwischen 0,15 und 0,40, bevorzugt etwa 0,30 Millimeter beträgt.

12. Verstärkungscord nach den Ansprüchen 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die inneren Filamente (1) einen von der Kreisform ab weichenden abgeflachten Querschnitt besitzen.

13. Verstärkungscord nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Breite der inneren Filamente (1) vorzugsweise zwischen 0,25 und 1,40 Millimeter und die Höhe des inne ren Filaments (1) bevorzugt zwischen 0,10 und 0,40 Milli meter beträgt.

14. Verstärkungscord nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die inneren Filamente (1) im wesentlichen parallel zueinander verlaufen.

15. Verstärkungscord nach den Ansprüchen 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die inneren Filamente (1) miteinander verdrillt sind.

16. Verstärkungscord nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Schlaglänge der inneren Filamente (1) größer ist als die Schlaglänge des äußeren Filaments (2).

17. Verstärkungscord nach den Ansprüchen 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Verdrillrichtung der inneren Filamente (1) der Wickelrichtung des äußeren Filaments (2) entspricht.

18. Verstärkungscord nach den Ansprüchen 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Verdrillrichtung der inneren Filamente (1) der Wickelrichtung des äußeren Filaments (2) entgegengesetzt ist.

19. Verstärkungscord nach den Ansprüchen 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß die inneren Filamente (1) von zwei äußeren, sich nicht kreuzenden Filamenten (2) wendelförmig umwickelt sind.

20. Verstärkungscord nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Verstärkungscord zwei innere Filamente (1) umfaßt, die einen abgeflachten Querschnitt aufweisen und im wesentlichen über ihre ganze Länge mit ihren abgeflachten Seiten berührend aneinanderliegen.

21. Verstärkungscord nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die inneren (1) und äußeren (2) Filamente aus Metall, insbesondere aus Stahl hergestellt sind.

22. Verstärkungscord nach den Ansprüchen 1 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß die inneren (1) und äußeren (2) Filamente aus Kunststoff, insbesondere Aramid, Kevlar, Nylon oder dergleichen hergestellt sind.

23. Verstärkungscord nach den Ansprüchen 1 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß die inneren Filamente (1) aus Kunststoff, insbesonde re Aramid, Kevlar, Nylon oder dergleichen und die äuße ren Filamente (2) aus Metall, insbesondere Stahl herge stellt sind.

24. Verstärkungscord nach den Ansprüchen 1 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß die inneren Filamente (1) aus Metall, insbesondere Stahl und die äußeren Filamente (2) aus Kunststoff, ins besondere Aramid, Kevlar, Nylon oder dergleichen herge stellt sind.