[0001] Die Erfindung betrifft einen Verstärkungscord aus mehreren Metalldrähten zur Verstärkung
von elastomeren Erzeugnissen, welcher von mindestens einem Umschlingungsdraht aus
Metall wendelförmig umwickelt ist.
[0002] Ein solcher Verstärkungscord ist aus der DE-PS 803 801 bekannt. Der Umschlingungsdraht
erfüllt dabei die Aufgabe, den Cordverband zusammenzuhalten und ein Spleißen der Stahldrähte
zu verhindern. Der Umschlingungsdraht selbst hat jedoch keinen Anteil an der Gesamt-Zugfestigkeit
des Verstärkungscordes. Wenn ein solcher Cord in ein elastomeres Material eingebettet
ist, so ist bei Belastung dieses Materials, beispielsweise eines Fahrzeugluftreifens,
die Gefahr der Reibkorrosion gegeben.
[0003] Die Reibkorrosion ist eine der Ursachen, die zur Reduzierung der Lebensdauer von
mit Verstärkungscorden verstärkten elastomeren Erzeugnissen führen.
[0004] Die Gefahr der Reibkorrosion ist immer dann gegeben, wenn zwei Metalloberflächen
berührenden Kontakt haben, wobei diese beiden Metalloberflächen unter Belastung einer
geringfügigen gegenseitigen Verschiebung unterworfen sind. Ein solcher Zustand tritt
zwischen den Metalldrähten des Verstärkungscordes, welche im elastomeren Erzeugnis
die Belastung aufnehmen, und den Umschlingungsdrähten bei dynamischer Beanspruchung
des verstärkten elastomeren Erzeugnisses ein.
[0005] Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Verstärkungscord der eingangs genannten
Art zur Verfügung zu stellen, bei welchem die Gefahr der Reibkorrosion
[0006] bei den tragenden Stahldrähten weitgehend reduziert wird, wobei gleichzeitig die
anderen guten Eigenschaften des
Verstärkungscordes erhalten bleiben. Die Lebensdauer des verstärkten elastomeren Materials
soll erhöht werden.
[0007] Diese Aufgabe wird bei einem Verstärkungscord aus mehreren Stahldrähten zur Verstärkung
elastomerer Erzeugnisse, vorzugsweise von Fahrzeugluftreifen, welcher Verstärkungscord
von mindestens einem Umschlingungsdraht wendelförmig umwickelt ist, dadurch gelöst,
daß die Härte des Umschlingungsdrahtes deutlich geringer ist als die Härte der Stahldrähte.
[0008] Die Lebensdauer von beispielsweise Fahrzeugluftreifen wird deutlich erhöht, wenn
die Härte jedes Umschlingungsdrahtes etwa 30 bis 60%, vorzugsweise etwa 30 - 50% der
Härte der Stahldrähte beträgt.
[0009] Die Härte der bei Fahrzeugluftreifen für Verstärkungscorde verwendeten Stahldrähte
liegen bei Werten von 7800 bis 9000 N/mm
2 H
V. Hierbei ist die Härte nach Vickers angegeben. Sie wird nach DIN 50 133 Blatt 2 bestimmt.
Solche Stahldrähte haben Zugfestigkeiten, die zwischen 2.600 bis 3.000 N/mm
2 liegen. Neuerdings werden auch Stahldrähte eingesetzt, die eine höhere Zugfestigkeit,
beispielsweise 3.400 N/mm
2, besitzen. Diese Stahldrähte besitzen dann eine entsprechend höhere Härte.
[0010] Werden beispielsweise Stahldrähte mit einer Härte von etwa 9000 N/mm
2 HV und einer Zugfestigkeit von etwa 3000 N/mm
2 zur Herstellung eines Verstärkungscordes eingesetzt, so soll der Umschlingungsdraht
erfindungsgemäß eine
[0011] Härte von 2700 bis 5400 N/mm
2 HV, vorzugsweise bis 4500 N/mm
2 HV aufweisen. Ein solcher Umschlingungsdraht hat dann eine Zugfestigkeit, die zwischen
900 und 1800 N/mm
2, vorzugsweise bis 1500 N/mm
2 liegt.
[0012] Verwendet man erfindungsgemäß für den Umschlingungsdraht auch einen Stahldraht, so
kann die Härte und die Zugfestigkeit in bekannter Weise über die Auswahl der Stahlsorte
(Höhe des Kohlenstoffgehaltes, Höhe der Legierungszusätze), über eine Reduzierung
der Vorverformunq oder über eine geeignete Wärmenachbehandlunq eingestellt werden.
Für die Umschlinqunqsdrähte kann aber auch ein anderer metallischer Werkstoff mit
entsprechenden Härteeigenschaften bzw. Zugfestigkeiten verwendet werden.
[0013] Bei dem in der obengenannten DE-PS 803 801 beschriebenen Verstärkungscord kann als
Umschlingungsdraht auch ein flacher Umschlingungsdraht eingesetzt werden, durch welchen
neben einer Erhöhung der Widerstandskraft gegenüber der Spleißwirkung eine Verringerung
des Gesamtdurchmessers erreicht wird.
[0014] Es ist nun gefunden worden, daß durch einen solchen flachen Umschlingungsdraht ebenfalls
die Gefahr der Reibkorrosion bei Verstärkungscorden verringert wird, besonders dann,
wenn beim Querschnitt des Umschlingungsdrahtes bestimmte geometrische Größenverhältnisse
eingehalten werden, weil im Gegensatz zum Umschlingungsdraht mit kreisförmigem Querschnitt
beim Einsatz des Umschlingungsdrahtes mit flachem Querschnitt nicht mehr punktförmiger,
sondern linienförmiger Kontakt zwischen Umschlingungsdraht und tragenden Stahldrähtenerreicht
wird. Bei dynamischer Belastung, entsprechend den Beanspruchungsverhältnissen im Reifen,
verteilen sich die von außen einwirkenden Kräfte somit auf eine größere Fläche, wodurch
die spezifische Flächenbelastung sowohl für die tragenden Stahldrähte als auch für
die Umwicklungsdrähte verringert wird. Begünstigend wirkt sich dabei aus, daß der
gedrehte Flachdraht je nach Schlaglänge in jedem Falle höhere Dehnwerte aufweist als
ein vergleichbarer runder Draht. Dies führt zu einem besseren duktilen Verhalten und
somit zu einer höheren Beanspruchbarkeit.
[0015] Die Lebensdauer eines elastomeren Erzeugnisses, welches Verstärkungscorde enthält,
kann bei den oben beschriebenen Verstärkungscorden dadurch weiter erhöht werden, daß
der geringere Härte aufweisende Umschlingungsdraht abgeflacht ist, und eine der Breitseiten
des Umschlingungsdrahtes bzw. der Umschlingungsdrähte die Stahldrähte der Verstärkungscorde
berührt.
[0016] Das Aufbringen dieses abgeflachten Umschlingungsdrahtes kann dadurch geschehen, daß
entweder der Umschlingungsdraht um das Seil gezwirnt wird oder der Umschlingungsdraht
auf das um seine eigene Achse rotierende Seil mit der Breitseite abgelegt wird.
[0017] Die Abflachung des Umschlingungsdrahtes kann dadurch bewerkstelligt werden, daß ein
Draht mit rundem Querschnitt flachgewalzt oder durch einen Ziehstein dessen Ziehloch
rechteckigen Querschnitt aufweist, gezogen wird, wobei in Breitenrichtung quer zur
Laufrichtung des Drahtes auf einen Formzwang verzichtet wird und dieses Drahtmaterial
in dieser Richtung frei fließen kann.
[0018] Besonders günstig läßt sich die Gefahr der Reibkorrosion verringern, wenn das Verhältnis
von Dicke zu Breite des Umschlingungsdrahtes zwischen 0,4 und 0,7, besser noch zwischen
0,5 und 0,6 liegt.
[0019] Die Verringerung der Gefahr der Reibkorrosion auf erfindungsgemäße Weise läßt sich
praktisch bei allen Verstärkungscord-Konstruktionen anwenden, welche Umschlingungsdrähte
aufweisen.
[0020] Um die Vielfalt der möglichen erfindungsgemäßen Verstärkungscord-Konstruktionen aufzuzeigen,
werden nachfolgend beispielsweise folgende Konstruktionen genannt:

[0021] Hierin bedeutet d der Durchmesser der Stahldrähte, welcher bei üblichen Verstärkungscorden
zwischen 0,15 und 0,25 mm liegt.
[0022] Mit U ist der Umschlingungsdraht bzw. die Umschlingungsdrähte bezeichnet, welche
in der Ausführungsform mit üblichen rundem Querschnitt einen Durchmesser von 0,12
bzw. 0,15 mm aufweisen.
[0023] Diese Erfindung beschränkt sich jedoch nicht auf die angegebenen Durchmesser der
Metalldrähte bzw. der Umschlingungsdrähte.
[0024] Die Umschlingungsdrähte können vorteilhaft abgeflachten Querschnitt aufweisen, wobei
günstigerweise das Verhältnis von Dicke zu Breite des Querschnitts zwischen 0,4 und
0,7, oder besser zwischen 0,5 und 0,6 liegt, und die Querschnittsfläche des abgeflachten
Umschlingungsdrahtes etwa gleich groß ist wie die Querschnittsfläche des zur Abflachung
verwendeten Drahtes mit rundem Querschnitt und vorzugsweise etwa 0,01 bis 0,02 mm
2 beträgt.
[0025] Die Schlaglänge der runden wie der flachen Umschlingungsdrähte liegt vorteilhafterweise
bei 2,5 bis 5 mm. Die mit derartigen Umschlingungsdrähten ausgestatteten Verstärkungscorde
werden bei Fahrzeugluftreifen vorteilhafterweise in der Karkasse eingesetzt.
[0026] In der Regel bestehen die Metalldrähte auch für erfindungsgemäße Verstärkungscorde
aus einem Kohlenstofflegierten Stahldraht. Die Stahldrähte müssen eine gute Bindung
mit dem elastomeren Material eingehen. Deshalb werden die Stahldrähte mit einem zweiten
Material, Kunststoff oder einem anderen Material beschichtet, wobei zwischen Stahldraht
und Beschichtungswerkstoff einerseits und Beschichtungswerkstoff und elastomeren Material
andererseits gute Bindungsneigung vorhanden sein muß. Mit Messing beschichtete Stahldrähte
finden bevorzugt Anwendung.
[0027] Bei allen oben beschriebenen erfindungsgemäßen Ausgestaltungen der Verstärkungscorde
wurde festgestellt, daß die übrigen Eigenschaften der Verstärkungscorde beispielsweise
Zugfestigkeit, Durchdringung des elastomeren Materials oder Kompressionsmodul höchstens
in unwesentlicher Weise beeinflußt wurden.
[0028] Der Kompressionsmodul wird auf folgende Weise bestimmt: Ein Verstärkungscord bzw.
Verstärkungsseil wird in ein elastomeres Material mit definierten Eigenschaften eingebettet.
Das elastomere Material wird bei der Einbettung zu einer zylinderförmigen Probe geformt,
deren Querschnitt kreisförmig ist, und in deren Achse der Verstärkungscord bzw. das
Verstärkungsseil angeordnet und eingebettet ist. Die Probe hat definierte Länge und
definierten Durchmesser. Durch Druckbelastung der beiden (kreisförmigen) Stirnflächen
wird die maximal mögliche Belastung ermittelt. In der Regel wird die maximal mögliche
Belastung dann erreicht, wenn die Probe seitlich ausknickt.
[0029] Die erfindungsgemäßen Verstärkungscorde finden bevorzugt Verwendung bei der Herstellung
von Fahrzeugluftreifen, insbesondere von Luftreifen für Lastkraftwagen oder Erdbewegungsmaschinen.
[0030] Die Erfindung wird anhand der nachfolgenden Figuren näher erläutert.
[0031] Es zeigen:
Fig. l eine erfindungsgemäße Verstärkungscord-Konstruktion in vier Querschnitten
Fig. 2 den erfindungsgemäßen Verstärkungscord nach Fig. 1 in Draufsicht,
Fig. 3 den schematischen Aufbau eines Reifens.
[0032]
Fig. l zeigt eine erfindungsgemäße Cordkonstruktion im Querschnitt, die aus sieben
Litzen 2 mit jeweils vier einzelnen Stahldrähten 1 besteht, welche von einem Umschlingungsdraht3,der
abgeflacht ist, wendelförmig umwickelt ist, wobei eine der Breitseiten des Umschlingungsdrahtes
3 die Stahldrähte berührt. Hierbei sind vier Querschnitte senkrecht zur Seilachse
nach den charakteristischen Verdrehungswinkeln O°, 90°, 180° und 270° dargestellt,
wobei die Zwirnrichtung des Umschlingungsdrahtes mit der des Pfeiles übereinstimmt.
Fig. 2 zeigt den Verstärkungscord nach Fig. 1 in Draufsicht, wobei hier wiederum die
charakteristischen Verdrehungswinkel O°, 90°, 180° und 270° markiert sind. Gleichzeitig
ist die Schlaglänge des Umschlingungsdrahtes mit S bezeichnet.
Fig. 3 zeigt schematisch den Aufbau eines Reifens, in welchem erfindungsgemäß Verstärkungsseile
eingebettet sind. Mit 4 ist die Lauffläche des Reifens bezeichnet, welcher hier als
Radialreifen abgebildet ist. In die Lauffläche 4 sind zwei Lagen 5 und 6 von Verstärkungscorden
eingebettet, welche unter einem bestimmten Winkel zur Umfangsrichtung verlaufen. Dieser
Winkel richtet sich nach dem Einsatzgebiet des Reifens. In eine Karkasse 8 sind erfindungsgemäße
Verstärkungscorde 7 in Umfangsrichtung des Reifenquerschnitts eingebettet. Die erfindungsgemäßen
Verstärkungscorde lassen sich auch in den Gürtellagen 5 und 6 einsetzen.
1. Verstärkungscord aus mehreren Stahldrähten zur Verstärkung von elastomeren Erzeugnissen,
welcher von mindestens einem Umschlingungsdraht aus Metall wendelförmig umwickelt
ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Härte des Umschlingungsdrahtes deutlich geringer
ist als die Härte der Stahldrähte.
2. Verstärkungscord nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Härte jedes Umschlingungsdrahtes
etwa 30 bis 60% der Härte der Stahldrähte beträgt.
3. Verstärkungscord nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Härte
jedes Umschlingungsdrahtes etwa 30 bis 50% der Härte der Stahldrähte beträgt.
4. Verstärkungscord nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß
jeder Umschlingungsdraht abgeflacht ist und eine der Breitseiten des Umschlingungsdrahtes
die Stahldrähte berührt.
5. Verstärkungscord nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis von
Dicke zu Breite des abgeflachten Umschlingungsdrahtes zwischen 0,4 und 0,7 liegt.
6. Verstärkungscord nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis
von Dicke zu Breite des abgeflachten Umschlingungsdrahtes zwischen O,5 und 0,6 liegt.
7. Verstärkungscord nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß
die Querschnittsfläche des abgeflachten Umschlingungsdrahtes etwa 0,01 bis 0,02 mm2 beträgt.
8. Verwendung der Verstärkungscorde gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7,zur Herstellung
von Fahrzeugluftreifen, insbesondere von Luftreifen für Lastkraftwagen oder Erdbewegungsmaschinen.
9. Luftreifen, dadurch gekennzeichnet, daß er Verstärkungscorde gemäß einem der Ansprüche
1 bis 7 enthält.