DE3006488C2

DE3006488C2 - Metallcord

Info

Publication number: DE3006488C2
Application number: DE3006488A
Authority: DE
Inventors: Georg Dipl.-Ing. Dr.-Ing. 5100 Aachen Freudenstein; Horst Ing.(grad.) 5190 Stolberg Lorenz; Dionysius Josef Ing.(Grad.) Poque
Original assignee: Uniroyal GmbH
Current assignee: Uniroyal GmbH
Priority date: 1980-02-21
Filing date: 1980-02-21
Publication date: 1989-11-23
Also published as: FR2476548B1; FR2476548A1; JPS56131404A; JPH02201B2; US4328852A; DE3006488A1; GB2072591B; GB2072591A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Metallcord als Verstärkungselement für eine Reifengürtellage, wie er im Oberbegriff des Anspruches 1 beschrieben ist.
Derartige Cordelemente liegen in der Cordlage mit einer gewissen wählbaren Packungsdichte im wesentlichen parallel zueinander vor. Sie bilden die Bewehrung der elastischen oder leicht verformbaren Lage aus Gummi oder sich ähnlich verhaltenden Kunststoffen. Die Cordelemente sind so im sie umgebenden Werkstoff eingebettet, daß sie an ihm haften und sich zusammen mit ihm verformen. Dabei erleiden sie beträchtliche Beanspruchungen. Deshalb sind die einzelnen Cordelemente nach Dimension und Aufbau ihrer Bestandteile aus Draht so gewählt, daß sie einerseits ausreichend nachgiebig und verformbar und andererseits ausreichend dauerfest und kompressionssteif sind.
Die Cordelemente aus Draht unterliegen des weiteren chemischen und/oder biologischen Einflüssen. Die Hauptursache beruht dabei auf Luftdurchlässigkeit von innen durch normale Diffusion bzw. Luftdurchlässigkeit von außen durch einströmende Luft bei Reifenverletzung. Die von außen eindringende Luft enthält feuchte Bestandteile, die durch die Gummierung an die nicht oder nur teilweise bedeckte Drahtoberfläche dringt und durch den vorhandenen Hohlraum im Zentrum jedes Cordelements zwischen den Drähten des Cordmantels weiter vordringt und mit der Zeit das Innere jedes Cordelements in seiner Längserstreckung füllt. Da die insoweit eingesickerte, eingeschlossene Luft feuchte Bestandteile enthält und sich der Sauerstoff freisetzt, wirken mit der Zeit die in der Luft enthaltenen Bestandteile, im Winter zusätzlich Salzbestandteile, korrodierend auf die Oberfläche der Corddrähte. Sie können unter Umständen die vorzeitige Zerstörung der Cordlage durch starke Rostbildung und damit die Zerstörung des Reifens insgesamt herbeiführen.
Es ist bereits vorgeschlagen worden, das Cordelementinnere mit korrosionsunempfindlicher Masse zu füllen. Nach der DE-OS 27 01 025 ist empfohlen worden, das Cordelement mit einer Seele aus einer Aramid-Faser zu versehen.
Nach der DE-OS 26 48 524 kann die Seele des Cordelements auch aus einem Gummi- oder Thermoplast-Strang oder aus einem aus natürlichen oder synthetischen Fasern zusammengedrehten Faserbündel bestehen. Der Nachteil dieser bekannten Cordelemente besteht darin, daß sie die erforderliche Festigkeit und Kompressionssteifigkeit nicht erreichen; es sei denn auf Kosten einer Vielzahl von Manteldrähten.
Um Cordelemente mit einer Seele, deren Festigkeit annähernd gleich der der Manteldrähte vorliegt, zu erhalten, ist auch ein Kerndraht im Cordelementaufbau empfohlen worden. Diese Cordkonstruktion hat sich nicht bewährt, da aufgrund des Drahtaufbaus bislang verwendeter Drähte der Kerndraht im Drahtverband wandert und seitlich aus der Reifenschulter heraustritt.
Dieser Nachteil ist unter allen Umständen zu vermeiden.
Weitere übliche Stahlcorde, beispielsweise die nach der DE-OS 27 03 328, bestehen aus einem Mantel aus sechs oder sieben untereinander gleichen Stahldrähten und aus einer Innenseele aus zwei untereinander gleichen, querschnittskleineren Stahldrähten. Diese Cordelemente haben sich bewährt, belasten jedoch aufgrund der Anzahl der vorhandenen Drähte das Gewicht des Gürtels, sind kostenungünstig und in der Anwendung in Gürtellagen maßgebend für unbefriedigend hohen Rollwiderstand der Fahrzeugluftreifen. Die Folge davon ist ein unnötig hoher Energieverbrauch. Fahrzeugluftreifen, insbesondere Gürtelreifen, sollten bei der bestehenden Energieverknappung insoweit einen möglichst geringen Rollwiderstand aufweisen.
Es ist des weiteren ein Metallcord bekannt, der aus einem Seelendrahtfilament und mehreren verdrillt zugeordneten, im Drahtdurchmesser gleich großen Manteldrahtfilamenten besteht, die radial an dem Seelendrahtfilament abgestützt sind, wobei der Mittenabstand benachbarter Manteldrahtfilamente im Vergleich zu ihrem Durchmesser größer ist; vgl. hierzu den Metallcord "6 × Dia" in der Fachzeitschrift "RUBBER AGE", May 1971, Seite 59.
Bei im Durchmesser gleich großen bemessenen Drahtfilamenten ist bei der Herstellung durch Verseilen nicht gewährleistet, daß eine Anordnung mit Innenseele erhalten wird, weil sich unter Umständen ein seelenloser Drahtverband bildet, bei dem das Seelendrahtfilament in die Manteldrahtanordnung hineinrutscht. Durch eine Seelenlosanordnung ist eine gute Einbettungsbedeckung bei der Gummierung nicht zu erreichen.
Die bekannte Metallcordanordnung hat auch Nachteile in bezug auf die hohen wirksamen Wechselbeanspruchungen, die eine Gürtellage erleidet. Der ungünstig mittig angeordnete Seelendraht wird infolge Stauchung und Zugbelastung frühzeitiger als die Manteldrähte zerstört. Er nimmt gleich hoch an der Beanspruchung teil. Außerdem ist bei der bekannten Metallcordanordnung ein hohes Fretting vorhanden, weil die Metallcordfilamente untereinander linienförmigen Kontakt haben.
Ziel der Erfindung ist es, eine Metallcordanordnung für die Verwendung in einer Reifengürtellage zu schaffen, die zum einen hoch luftdicht ausgebildet ist und zum anderen einen geringen Rollwiderstand und hohe Festigkeit, insbesondere hohe Kompressionssteifigkeit bei gleichzeitig niedrigem Gewicht gewährleistet und bei der ein Auswandern eines Drahtes aus dem Cordverband vermieden wird.
Die technische Aufgabe der Erfindung besteht darin, die Anordnung aus Seelendrahtfilament und dieses Filament umgebenden Manteldrahtfilamenten beizubehalten, jedoch die Dauerhaltbarkeit des Drahtverbandes dadurch zu verbessern, daß die Manteldrähte und der Seelendraht unterschiedlich hoch an der Beanspruchung durch die wirksame Stauchkraft und Zugkraft teilnehmen und daß auch das Fretting herabgesetzt wird.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Anwendung von zumindest teilweise an sich bekannten Maßnahmen dadurch gelöst, daß das Seelendrahtfilament einen im Vergleich zum Manteldrahtfilament kleineren Durchmesser aufweist, wobei das Seelendrahtfilament mit einem Durchmesser von 0,12 bis 0,22 mm vorliegt, die Durchmesser der Manteldrahtfilamente auf einen Durchmesser von 0,28 mm begrenzt sind, das Seelendrahtfilament gewellt ausgebildet ist, und mindestens drei, das Seelendrahtfilament umhüllende Manteldrahtfilamente angeordnet sind.
Bevorzugt können vier oder fünf Manteldrahtfilamente vorliegen. Der Querschnitt des Seelendrahtfilamentes kann im Vergleich zum Querschnitt eines Manteldrahtfilamentes 1,2 bis 2fach kleiner sein.
Das Einfachdrahtfilament der Innenseele des Cordelementes garantiert bei drei bis fünf vorgesehenen Einfachdrahtfilamenten des Mantels eine hohe Kompressionsfestigkeit bei verhältnismäßig niedrigem Gewicht, ausreichend hohe Festigkeiten, insbesondere Dauerfestigkeit, und hohe Luftdichtheit; auch bei einer Reifenverletzung von außen.
Das im Durchmesser kleiner bemessene Seelendrahtfilament verfügt über ein höheres Dehnungsvermögen im Vergleich zu den Manteldrahtfilamenten. Außerdem liegt eine punktförmige Berührung zwischen dem Seelendraht und den Manteldrähten vor, durch die ein günstiges niedriges Fretting erreicht wird. Des weiteren ist eine verbesserte Verankerung des Seelendrahtes im luftdicht vorliegenden Drahtverband gewährleistet. Das Auswandern der Innenseele ist zuverlässig unterbunden.
Die Verwendung solcher Cordelemente in wenigstens einer Gürtellage ergibt bei Fahrzeugluftreifen einen sehr niedrigen Rollwiderstand und dadurch einen geringen Energieverbrauch. Die Dauerfestigkeit wird wesentlich verbessert, ohne daß Verluste nennenswerter Art im Abriebverhalten entstehen.
Das Einfachdrahtfilament als Innenseele füllt den Hohlraum zwischen den Manteldrähten nahezu vollständig und dauernd zuverlässig aus, wobei der Einbettungswerkstoff bei der Weiterverarbeitung, beispielsweise zwischen Kalanderwalzen zu Cordlagen, optimal in die Lücken zwischen den einzelnen Drahtfilamenten des Mantels gepreßt wird und daher für eine hohe und gut haftende Bedeckung gesorgt ist. Durch diese Maßnahme ist eine absolute Luftundurchlässigkeit in den Cordelementen nach der Vernetzung bzw. Vulkanisation der Kautschuk- oder Kunststoffteile im Fahrzeugluftreifen gewährleistet. Hierdurch wird verhindert, daß feuchte Bestandteile und Sauerstoff der Luft wirken, die durch äußere Verletzung oder Diffusion von innen an die Cordelemente gelangen können, und keine allzufrühe Zerstörung der Drähte durch Korrosion hervorrufen. Dadurch werden die Gesamtfestigkeit und Dauerhaftigkeit des Fahrzeugluftreifens nicht beeinträchtigt.
Die Cordelemente können so aufgebaut sein, daß sie eine in Grenzen höhere oder geringere Kompressionsfestigkeit aufweisen, gleichwohl ihre absolute Luftundurchlässigkeit gewahrt bleibt. Bei klein bemessenem Querschnitt des Drahtfilaments der Innenseele sind bevorzugt vier oder fünf Manteldrähte größeren Drahtquerschnitts in der üblichen Cordverdrillung angeordnet. Das Drahtfilament der Innenseele kann mit einem etwa 1,2fach kleineren Querschnitt gegenüber dem des Mantelfilaments vorliegen.
Das Seelendrahtfilament wird bei der Verseilung günstig im Cordelementzentrum eingespannt und ist hernach bei der Weiterverarbeitung zu einer Cordlage günstig an allen zugänglichen Stellen von Bedeckungsmasse umgeben. Dadurch ist bei der anschließenden Vulkanisation bzw. Vernetzung ein ausreichend formschlüssiger Haftungseffekt zwischen der Seele und den Manteldrähten gewährleistet. Die Anordnung des Drahtfilaments im Zentrum des Cordelements wirkt sich durch die gewellte Form aufgrund der vorhandenen Bäuche und Täler des Drahtfilaments formschlüssig verbessernd im Verband mit den Manteldrähten aus.
Die Erfindung ist anhand von Ausführungsbeispielen in der Zeichnung erläutert. Es zeigt
Fig. 1 einen Teilschnitt durch einen Fahrzeugluftreifen,
Fig. 2 einen Teilschnitt durch einen weiteren Fahrzeugluftreifen,
Fig. 3 Einzelheit eines Teils eines Kordelements,
Fig. 4 und 5 Querschnitte durch Kordelemente.
Der Fahrzeugluftreifen 1 in Radialbauart mit gürtelartiger Verstärkung nach Fig. 1 besteht aus einer Radialkarkasse 2 mit nicht dargestellten Wülsten, Seitenwänden und einer Lauffläche 4 sowie einer Bewehrung, die aus 2 radial übereinander angeordneten Kordlagen 5 gebildet ist. Mindestens eine von ihnen ist eine Stahlkordlage. Mit 3 ist eine luftundurchlässige Innenschicht bezeichnet.
Der Fahrzeugluftreifen 6 in Radialbauart mit einer anders gestalteten gürtelartigen Verstärkung nach Fig. 2 enthält eine Bewehrung, die aus radial übereinander angeordneten Kordlagen gebildet ist, von denen die radial innere Lage 8 aus nichtmetallischen Kordelementen besteht. Diese Lage ist um die weitere Lage 7, die eine Stahlkordlage darstellt, mit Umschlägen 9 herumgefaltet und schließt somit die Stahlkordlage 7 im wesentlichen ein.
Die Kordlage bzw. Kordlagen 5 und die Kordlage 7 bestehen aus gummierten Stahlkordelementen 10, von denen ein Teil in Fig. 3 als Einzelheit dargestellt ist. Es handelt sich hierbei um ein Stahlkordelement, das aus einer Seele aus einem Einfachdrahtfilament und einem Mantel aus mehreren verdrillten Einfachdrahtelementen besteht.
In Fig. 4 ist ein solches Kordelement im Querschnitt dargestellt. Der Mantel besteht hierbei aus drei untereinander gleich großen Drahtfilamenten 13 . Der Drahtdurchmesser liegt im Bereich zwischen 0,15 mm bis höchsens 0,28 mm vor. Der Mittenabstand zwischen benachbarten Manteldrahtfilamenten ist stets größer als der Durchmesser des Manteldrahtes 13. Die Innenseele wird von einem einzigen Einfachdrahtfilament 11 gebildet. Es ist im Durchmesser stets kleiner bemessen als ein Manteldrahtfilament. Der Drahtdurchmesser liegt mit einem etwa 1,2fach bis etwa 2fach kleineren Querschnitt als der Manteldrahtdurchmesser vor. Der Bereich liegt zwischen 0,12 mm und 0,22 mm Drahtdurchmesser vor. Jedes Manteldrahtfilament 13 weist mit dem Drahtfilament der Seele einen radial sich berührenden Bestandteil 12 auf. Die verbleibenden Lücken 14 zwischen den Manteldrähten und der Seele bleiben frei. Sie werden bei der Weiterverarbeitung der Kordelemente zu Kordlagen mit Kautschukmasse oder sich ähnlich wie Kautschuk verhaltendem Kunststoff ausgefüllt, und zugleich erfolgt hierbei die eigentliche sogenannte Gummierungsbedeckung der Kordelemente.
In Fig. 5 ist ein weiteres Kordelement 15 im Querschnitt dargestellt. Der Mantel besteht aus vier Einfachdrahtfilamenten 18 mit einem Durchmesser D von bevorzugt 0,22 oder 0,25 mm. Die Innenseele besteht aus einem einzigen Einfachdrahtfilament 16 mit einem Durchmesser d von bevorzugt 0,12 bis 0,22 mm. Jeder Manteldraht hat eine radiale Stützstelle 17 mit der Innenseele. Auch hier liegt der Mittenabstand A zwischen benachbarten Manteldrähten stets größer als der Durchmesser des Manteldrahtfilaments vor. Die Lücken 19 werden bei der Weiterverarbeitung zu Stahlkordlagen mit Bedeckungsmasse ausgefüllt.
Der Drahtaufbau des Kordelements kann bis zu fünf Manteldrähte mit einer Innenseele aus einem Einfachdrahtfilament umfassen.

Claims

1. Metallcord, insbesondere aus vermessingtem Stahldraht, als Verstärkungselement einer Gürteleinlage an Fahrzeugluftreifen, bestehend aus einem runden Seelendrahtfilament und mehreren verdrillt zugeordneten, im Drahtdurchmesser gleich großen Manteldrahtfilamenten, die radial an dem Seelendrahtfilament abgestützt sind, wobei der Mittenabstand benachbarter Manteldrahtfilamente im Vergleich zu ihrem Durchmesser größer ist, gekennzeichnet durch die Anwendung von zumindest teilweise an sich bekannten Maßnahmen, daß

(a) das Seelendrahtfilament (11) einen im Vergleich zum Manteldrahtfilament (13) kleineren Durchmesser (d) aufweist, wobei das Seelendrahtfilament im Durchmesser im Bereich von 0,12 bis 0,22 mm vorliegt,

(b) die Durchmesser (D) der Manteldrahtfilamente (13) auf 0,28 mm begrenzt sind,

(c) das Seelendrahtfilament (11) gewellt ausgebildet ist, und

(d) mindestens drei, das Seelendrahtfilament (11) umhüllende Manteldrahtfilamente (13) angeordnet sind.

2. Metallcord nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß vier Manteldrahtfilamente (13) vorliegen.

3. Metallcord nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß fünf Manteldrahtfilamente (13) vorliegen.

4. Metallcord nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Querschnitt des Seelendrahtfilaments (11) im Vergleich zum Querschnitt eines der Manteldrahtfilamente (13) 1,2 bis 2fach kleiner ist.