DE102008020365A1

DE102008020365A1 - Luftreifen

Info

Publication number: DE102008020365A1
Application number: DE102008020365A
Authority: DE
Inventors: Toshiyuki Kobe-shi Mafune; Hideo Kobe-shi Nobuchika
Original assignee: Sumitomo Rubber Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Rubber Industries Ltd
Priority date: 2007-05-18
Filing date: 2008-04-23
Publication date: 2008-11-27
Also published as: JP2008285070A; RU2008110631A; CN101306636B; CN101306636A; JP5065762B2; US20080283165A1; RU2441769C2

Abstract

Ein Luftreifen umfasst einen Laufflächengummi mit Schichten, die jeweils durch überlappendes Wickeln eines Gummibandes gebildet sind. Das Gummiband in jeder Schicht weist einen leitfähigen Teil in der Längsrichtung des Bandes und den restlichen, weniger leitfähigen Teil auf, wobei der leitfähige Teil mindestens einmal um den Reifen herum gewickelt ist. In der radial äußersten Schicht liegt der leitfähige Teil in der Laufflächen-Oberfläche über eine axiale Gesamtbreite WU von mindestens 1,0 mm frei. In der radial innersten Schicht erscheint der leitfähige Teil in der radial inneren Fläche, sodass er mit einer leitfähigen Grundstruktur über eine axiale Gesamtbreite WL von mindestens 1,0 mm elektronisch verbunden ist. Zwischen den radial benachbarten Schichten ist der leitfähige Teil in der radial äußeren Schicht mit dem leitfähigen Teil in der radial inneren Schicht über eine axiale Gesamtbreite WM von mindestens 1,0 mm verbunden. Das Gummiband ist vorzugsweise hauptsächlich aus einer siliziumdioxidreichen Mischung hergestellt.

Description

Hintergrund der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Luftreifen, im Spezielleren eine Struktur des Laufflächengummis, der aus mehreren Wicklungen eines Gummibandes besteht, das hauptsächlich aus einer weniger leitfähigen Gummimischung wie z. B. einer siliziumdioxidreichen Mischung hergestellt ist.
In jüngster Vergangenheit besteht dringender Bedarf, den Kraftstoffverbrauch von Kraftfahrzeugen zu senken. Demgemäß ist es für Reifenhersteller ein sehr wichtiges Thema, den Rollwiderstand eines Luftreifens zu verbessern.
Um den Rollwiderstand zu verbessern, wurde die Verwendung einer siliziumdioxidreichen Gummimischung als Laufflächengummi vorgeschlagen. Im Fall der siliziumdioxidreichen Gummimischungen wird jedoch der elektrische Widerstand des vulkanisierten Gummis sehr hoch und beinahe isolierend. Um die statische Elektrizität über den Laufflächenabschnitt in den Boden zu entladen, ist es daher notwendig, einen Entladungsweg zu bilden, der durch den Laufflächengummi dringt.
Um hingegen die Größe des Reifenwerkes zu reduzieren und die Anlagenkosten einzusparen, und auch um eine flexible Produktion selbst bei Luftreifen relativ geringer Größe wie z. B. für Personenkraftwagen und dergleichen zu erreichen, wurde ein Verfahren zum Herstellen eines Laufflächen gummis durch mehrmaliges Wickeln eines Gummibandes vorgeschlagen, z. B. wie in der US-Patentanmeldung Nr. US-2006-042 733-A1 offenbart.
In diesem Vorschlag wird, wie in 15 gezeigt, der Laufflächengummi (a) durch Wickeln eines Gummibandes (b) in einer einzigen Schicht gebildet, und ein Entladungsweg (e) wird durch einen leitfähigen Film gebildet, der auf zumindest einer Seite des Bandes vorgesehen ist, um sich von der Laufflächen-Oberfläche (as) zu einer leitfähigen Grundstruktur (f) hin zu erstrecken.
In dieser Struktur stehen die Wicklungen des Gummibandes in der Reifenradialrichtung, anstatt in der Reifenaxialrichtung zu liegen. Es ist demgemäß schwierig, die Wicklungen aneinander zu pressen, um einen engen Kontakt herzustellen. Es besteht daher die Möglichkeit, dass die Haftung zwischen den Wicklungen ungleichmäßig wird, obwohl die Tendenz besteht, dass ihre Verbindungsflächen während einer Kurvenfahrt einer großen Scherkraft unterworfen sind, da die Verbindungsflächen ebenfalls in der Reifenradialrichtung stehen.
Ferner (1) wird, wenn das Gummiband gewickelt wird, auf Grund der Differenz zwischen dem Durchmesser an der radial äußeren Kante und dem Durchmesser an der radial inneren Kante des gewickelten Bandes eine große Differenz in der Dehnung an dem Gummiband bewirkt, und die Dicke zwischen der radial äußeren Seite und inneren Seite des Bandes ändert sich stark. (2) Wenn die axiale Position des Gummibandes während des Wickelns nicht gut gesteuert wird, variiert die Dicke in der radialen Richtung stark. Es ist somit schwierig, die gewünschte Querschnittsform zu erhalten. (3) Es ist schwierig, das Band exakt auf die nahezu aufrechte Seitenfläche des zuvor gewickelten Abschnitts des Bandes aufzubringen.
Dies macht es ebenfalls schwierig, die gewünschte Querschnittsform zu erhalten.
Zusammenfassung der Erfindung
Es ist daher ein Ziel der vorliegenden Erfindung, einen Luftreifen mit einem Laufflächengummi bereitzustellen, der eine Vielzahl von Wicklungen eines Gummibandes besteht, in denen
die Haftung zwischen den Wicklungen verbessert ist, um die Haltbarkeit des Laufflächenabschnitts zu erhöhen, und
während des Wickelns des Gummibandes in einem Verfahren zur Herstellung des Reifenrohlings die gewünschte Querschnittsform des Laufflächengummis ohne weiteres erhalten werden kann, während gleichzeitig ein Entladungsweg in dem Laufflächengummi hergestellt wird.
Gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst ein Luftreifen einen Laufflächengummi, der auf einer leitfähigen Grundstruktur angeordnet ist, wobei
die leitfähige Grundstruktur mit einer Radfelge elektrisch verbunden ist, wenn der Reifen auf der Radfelge aufgezogen ist, und
der Laufflächengummi eine Vielzahl von Schichten mit einer radial innersten Schicht, deren radial innere Fläche mit der leitfähigen Grundstruktur elektrisch verbunden ist, und einer radial äußersten Schicht umfasst, deren radial äußere Fläche die Laufflächen-Oberfläche definiert,
die oben erwähnte Vielzahl von Schichten jeweils durch überlappendes Wickeln eines Gummibandes gebildet ist,
das in jeder Schicht gewickelte Gummiband einen leitfähigen Teil in der Längsrichtung des Bandes und den restlichen, weniger leitfähigen Teil aufweist,
in jeder Schicht der leitfähige Teil zumindest einmal, vorzugsweise höchstens zehn Mal um den Reifen gewickelt ist,
in der radial äußersten Schicht der leitfähige Teil in der Laufflächen-Oberfläche über eine axiale Gesamtbreite WU von mindestens 1,0 mm frei liegt, in der radial innersten Schicht der leitfähige Teil in der radial inneren Fläche erscheint, sodass er mit der leitfähigen Grundstruktur über eine axiale Gesamtbreite WL von mindestens 1,0 mm elektronisch verbunden ist, und
zwischen jeglichen radial benachbarten zwei Schichten der Vielzahl von Schichten der leitfähige Teil in der radial äußeren Schicht mit dem leitfähigen Teil in der radial inneren Schicht über eine axiale Gesamtbreite WM von mindestens 1,0 mm verbunden ist.
Da die Dicke des Laufflächengummis in eine Vielzahl von Schichten unterteilt ist, nimmt daher die Dicke jeder Schicht ab. Infolgedessen lehnen sich die Wicklungen des Bandes jeweils stark gegen die benachbarte. Demgemäß wird es in dem Verfahren zum Herstellen des Reifenrohlings einfach, die überlappten Wicklungen des Bandes während des Wickelns des Bandes in den Laufflächengummi gegeneinander zu pressen, da die stark geneigten Wicklungen gegeneinander gepresst werden können, indem eine Kraft in der Reifenradialrichtung z. B. mithilfe einer Druckrolle aufgebracht wird. Ferner kann in dem Verfahren zum Vulkanisieren des in einer Form angeordneten Reifenrohlings vermieden werden, dass die Wicklungen getrennt und/oder von auf der Innenfläche der Form gebildeten Vorsprüngen zum Formen von Laufflächenrillen in der Laufflächen-Oberfläche des Reifens durchdrungen werden. Vielmehr pressen die Vorsprünge die Wicklungen gegeneinander. Demgemäß ist das Haftvermögen zwischen den Wicklungen und zwischen den Schichten vereinheitlicht und effektiv verbessert. Somit kann die Haltbarkeit der Lauffläche wirksam erhöht werden.
Des Weiteren kann in dem Verfahren zum Wickeln des Bandes die gewünschte Querschnittsform für die Wicklungen als Ganzes im Vergleich zu dem oben erwähnten Stand der Technik einfach erhalten werden.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
1 ist eine Querschnittsansicht eines Luftreifens gemäß der vorliegenden Erfindung, der auf einer Standard-Radfelge aufgezogen und auf einen normalen Luftdruck aufgepumpt ist.
2, 3 und 4 sind perspektivische Darstellungen, die jeweils ein Beispiel des teilweise leitfähigen Gummibandes zeigen, das verwendet wird, um den Laufflächengummi herzustellen.
5 ist eine schematische Querschnittsansicht zur Erklärung einer Art des Wickelns des Laufflächengummis.
6 ist eine Querschnittsansicht, die ein Beispiel des Laufflächengummis zeigt, wobei das in 2 gezeigte Gummiband wie in 5 gezeigt gewickelt ist.
7 ist eine partielle vergrößerte Querschnittsansicht des in 6 gezeigten Laufflächengummis, die einen Entladungsweg zeigt, der durch den Laufflächengummi dringt.
8 ist eine partielle vergrößerte Querschnittsansicht eines weiteren Beispiels des Laufflächengummis, wobei das in den 3 und 4 gezeigte Gummiband wie in 5 gezeigt gewickelt ist.
9 ist eine schematische Querschnittsansicht zur Erklärung einer weiteren Art des Wickelns des Laufflächengummis.
10 ist eine schematische Draufsicht zur Erklärung eines Verfahrens zum Herstellen des in 4 gezeigten Gummibandes.
11 ist eine Querschnittsansicht einer Vorrichtung zum Herstellen des in 2 gezeigten Gummibandes.
12 und 13 sind graphische Darstellungen zur Erklärung des Betriebs des Wählventils davon.
14 ist eine graphische Darstellung zur Erklärung eines Verfahrens zum Messen des elektrischen Widerstands eines Reifens.
15 ist eine Querschnittsansicht eines Laufflächengummis nach dem Stand der Technik.
Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden nun in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen im Detail beschrieben.
In den Zeichnungen umfasst ein Luftreifen 1 gemäß der vorliegenden Erfindung einen Laufflächenabschnitt 2, ein Paar Seitenwandabschnitte 3 und ein Paar axial beabstandete Wulstabschnitte 3. Wie in 1 gezeigt, ist der Reifen 1 mit einem Wulstkern 5, der in jedem der Wulstabschnitte 4 angeordnet ist, einer Karkasse 6, die sich zwischen den Wulstabschnitten 4 durch den Laufflächenabschnitt 2 und Seitenwandabschnitte 3 erstreckt, und einem Gürtel 7 versehen, der radial außerhalb der Karkasse 6 in dem Laufflächenabschnitt 2 angeordnet ist. Wenngleich die Laufflächenrillen in 1 weggelassen sind, ist der Laufflächenabschnitt 2 mit Laufflächenrillen versehen, um ein Laufflächenprofil zu bilden. Die vorliegende Erfindung ist nicht auf ein spezielles Laufflächenprofil beschränkt; es können daher verschiedene Profile vorgesehen sein.
Die oben erwähnte Karkasse 6 besteht aus mindestens einer Lage 6A von gummierten Korden, die radial unter einem Winkel im Bereich von 70 bis 90 Grad in Bezug auf den Reifenäquator angeordnet sind, und erstreckt sich zwischen den Wulstabschnitten 4 durch den Laufflächenabschnitt 2 und die Seitenwandabschnitte 3 und ist um den Wulstkern 5 in jedem Wulstabschnitt 4 von der axial inneren Seite zu der axial äußeren Seite des Reifens umgeschlagen, um ein Paar Umschlagabschnitte 6b und einen Hauptabschnitt 6a dazwischen zu bilden. In dieser Ausführungsform besteht die Karkasse 6 aus einer einzigen Lage 6A von Korden, die radial unter einem Winkel von 90 Grad in Bezug auf den Reifenäquator angeordnet sind. Zwischen dem Karkasslagenhauptabschnitt 6a und jedem Umschlagabschnitt 6b ist ein Wulstkernreitergummi 8 angeordnet, der sich von dem Wulstkern 5 radial nach außen erstreckt.
Der Gürtel 7 besteht aus einem Breaker 9 und/oder einem Band 10. In dieser Ausführungsform umfasst der Gürtel 7 sowohl den Breaker 9 als auch das Band 10.
Der Breaker 9 ist auf dem Kronenabschnitt der Karkasse 6 über die im Wesentlichen gesamte Laufflächenbreite hinweg angeordnet und besteht aus mindestens zwei Kreuzlagen 9A aus gummierten, parallelen Korden mit hohem Modul, die unter einem Winkel von 15 bis 40 Grad in Bezug auf die Reifenumfangsrichtung gelegt sind. In dieser Ausführungsform besteht der Breaker 9 aus nur zwei Kreuzlagen 9A.
Das Band 10 ist auf dem Breaker 9 angeordnet und besteht aus spiralförmigen Wicklungen von mindestens einem gummierten Kord mit einem Kordwinkel von nicht mehr als 5 Grad in Bezug auf die Reifenumfangsrichtung. Das Band kann eine axial beabstandete zweiteilige Struktur, in der die zwei Teile die jeweiligen Kantenabschnitte abdecken; oder eine einteilige Struktur, in der sich der eine Teil über die im Wesentlichen gesamte Breite des Breakers erstreckt; oder eine Kombination aus den axial beabstandeten zwei Teilen und des Teiles über die gesamte Breite sein. In dieser Ausführungsform wird eine einteilige Struktur verwendet.
In jedem der Seitenwandabschnitte 3 ist ein Seitenwandgummi 3G axial außerhalb der Karkasse 6 angeordnet.
In jedem der Wulstabschnitte 4 ist ein Abriebgummi 4G entlang der axialen äußeren Fläche und der unteren Fläche des Wulstabschnitts 4 angeordnet, der zumindest eine Fläche, die mit einer Radfelge in Kontakt steht, wenn der Reifen darauf aufgezogen ist, abdeckt. Das radial äußere Ende des Abriebgummis 4G ist mit dem radial inneren Ende des Seitenwandgummis 3G verspleißt.
In dem Laufflächenabschnitt 2 ist ein Laufflächengummi 2G radial außerhalb des Gürtels 7 angeordnet. Der Laufflächengummi 2G kann direkt auf der radial äußeren Seite des Gürtels 7 angeordnet sein. In dieser Ausführungsform wird jedoch eine leitfähige Gummiunterschicht 11 auf der radial äußeren Seite des Gürtels 7 angeordnet und dann wird der Laufflächengummi 2G auf der leitfähigen Gummiunterschicht 11 angeordnet. Die leitfähige Gummiunterschicht 11 wird an den axialen Enden mit den radial äußeren Enden des Seitenwandgummis 3G verbunden. Die leitfähige Gummiunterschicht 11 in diesem Beispiel wird durch überlappendes Wickeln eines Gummibandes gebildet, das rein aus einer leitfähigen Gummimischung hergestellt ist.
Die leitfähige Gummiunterschicht 11, der Seitenwandgummi 3G und der Abriebgummi 4G sind kohlenstoffreiche Mischungen, die Ruß enthalten und nach dem Vulkanisieren einen Volumenwiderstand von weniger als 1,0 × 10^8 (Ohm cm), vorzugsweise weniger als 1,0 × 107 (Ohm cm) aufweisen.
Der Gummierungsgummi der Karkasskorde und der Gummierungsgummi der Gürtel (Breaker und Band)-Korde sind ebenfalls kohlenstoffreiche Verbindungen, die Ruß enthalten und nach dem Vulkanisieren einen Volumenwiderstand von weniger als 1,0 × 10^8 (Ohm cm), vorzugsweise weniger als 1,0 × 107 (Ohm cm) aufweisen.
Hier wird der Volumenwiderstand mit einem Ohmmeter (ADVANTESTER 8340A) unter Verwendung eines 15 cm × 15 cm × 2 mm Prüfkörpers unter den folgenden Bedingungen gemessen: angelegte Spannung 500 V, Temperatur 25°C und relative Feuchtigkeit 50%.
Daher wird ein leitfähiger Weg gebildet, der kontinuierlich von der radial äußeren Fläche 13 der leitfähigen Gummiunterschicht 11 zu der äußeren Fläche des Abriebgummis 4G durch den Seitenwandgummi 3G, den Gürtel-Gummierungsgummi und den Karkassen-Gummierungsgummi verläuft.
In dieser Ausführungsform bildet die radial äußere Fläche 13 daher die Laufflächenunterteil-Verbindungsfläche 13, mit der der leitfähige Gummi des Laufflächengummis 2G verbunden ist.
Wenn die leitfähige Gummiunterschicht 11 weggelassen ist, bildet die radial äußere Fläche des Gürtels die Laufflächenunterteil-Verbindungsfläche 13. Im Übrigen kann/können, wenn der Seitenwandgummi 3G und der Abriebgummi 4G leitfähig sind, der Gummierungsgummi des Gürtels 7 und/oder der der Karkasse 6 weniger oder nicht leitfähig sein.
Wenn der Gummierungsgummi des Gürtels 7 und der der Karkasse 6 leitfähig sind, kann der Seitenwandgummi 3G weniger oder nicht leitfähig sein.
Gemäß der vorliegenden Erfindung besteht der Laufflächengummi 2G aus einer großen Anzahl von Wicklungen eines teilweise leitfähigen Gummibandes 15 wie in den 2, 3 und 4 gezeigt.
Der Laufflächenkautschuk 2G wird durch mehrmaliges überlappendes Wickeln eines Rohkautschukbandes 15 gebildet.
Das Rohkautschukband 15 ist aus hauptsächlich einer weniger leitfähigen Gummimischung Ga hergestellt. Anders ausgedrückt bildet die weniger leitfähige Gummimischung Ga den nahezu ganzen Teil 15A des Bandes 15 (nachfolgend als der „weniger leitfähige Gummiteil 15A" bezeichnet). Und zu einem Teil der Längsrichtung des Bandes ist ein leitfähiger Gummiteil 15B durch eine leitfähige Gummimischung Gb oder eine leitfähige Beschichtung 44 gebildet.
In dem in 2 gezeigten Beispiel bildet der leitfähige Gummiteil 15B die gesamte Dicke T des Bandes 15. Demgemäß ist der weniger leitfähige Gummiteil 15A diskontinuierlich.
In dem in 3 gezeigten Beispiel ist der weniger leitfähige Gummiteil 15A entlang der gesamten Länge kontinuierlich. Der leitfähige Gummiteil 15B ist auf jeder Seite des Bandes 15 als eine dünnere Oberflächenschicht gebildet.
In dem in 4 gezeigten Beispiel ist der weniger leitfähige Gummiteil 15A ebenfalls entlang der gesamten Länge kontinuierlich. Der leitfähige Gummiteil 15B wird auf einer Seite des Bandes 15 durch außermittiges Überlappen eines Bandes aus der leitfähigen Gummimischung Gb und eines Bandes aus dem wenigen leitfähigen Gummiteils 15A gebildet.
5 zeigt eine Art des überlappenden Wickelns des Rohkautschukbandes 15. In diesem Beispiel wird eine erste Schicht 14L durch Wickeln des Bandes, beginnend von einem Ende (auf der linken Seite von 5) des Laufflächengummis 2G, zu dem anderen Ende gebildet. Dann wird eine zweite Schicht 14M auf der ersten Schicht gebildet, indem dasselbe Band kontinuierlich von dem anderen Ende zu dem einen Ende gewickelt wird. Ferner wird eine dritte Schicht 14U auf der zweiten Schicht gebildet, indem dieselbe kontinuierlich von dem einen Ende zu dem anderen Ende gewickelt wird. In diesem Fall werden die Neigungsrichtungen der Wicklungen daher alternierend.
Um die Zeit zur Fertigstellung des Laufflächengummis 2G zu reduzieren, kann, wie in 9 gezeigt, eine Vielzahl von Rohkautschukbändern 15 nahezu gleichzeitig von dem einen Ende zu dem anderen Ende gewickelt werden, wobei sich die Wicklungs-Beginnzeit von der ersten Schicht zu der dritten Schicht in kleinen Schritten verzögert. In diesem Fall werden die Neigungsrichtungen der Wicklungen eine Richtung.
In jedem Fall weist der Laufflächengummi 2G mindestens zwei Schichten 14L und 14U, vorzugsweise mindestens drei Schichten 14L, 14M und 14U auf, wobei jede Schicht aus überlappten Wicklungen 40 des teilweise leitfähigen Gummibandes 15 hergestellt ist.
Die Gründe für solch eine vielschichtige Struktur sind die folgenden. Wenn die Anzahl der Schichten 14 zunimmt, nehmen die einzelnen Dicken ab. Demgemäß sind in jeder Schicht 14 die Wicklungen in Bezug auf die Reifenradialrichtung stark geneigt. Während des Wickelns des Bandes sowie des Vulkanisierens des Reifens in einer Form können daher die Wicklungen in der radialen Richtung gepresst werden, um einen geschlossenen Kontakt miteinander herzustellen. Infolgedessen kann die Haftung zwischen den Wicklungen verbessert werden. Ferner kann auf Grund des großen Neigungswinkels die Festigkeit gegen eine lokale Trennung zwischen den Wicklungen (die wie Risse aussehen), welche durch eine große Seitenkraft verursacht wird, die während einer Kurvenfahrt mit dem Laufflächenabschnitt verbunden ist, verbessert werden. Somit kann die Haltbarkeit des Laufflächenabschnitts verbessert werden. Dies ist insbesondere wichtig, wenn die siliziumdioxidreiche Laufflächenmischung in dem Bandwickelverfahren verwendet wird.
Wenn das in 2 gezeigte Rohkautschukband 15 gewickelt wird, wie in 5 gezeigt, wird der Laufflächengummi 2G mit einer gezeigten Struktur versehen, die in den 6 und 7 gezeigt ist. In diesem Fall weisen alle der Schichten 14 (14L, 14M und 14U) jeweils eine leitfähige Zone 41B auf, die aus Wicklungen gebildet sind, die nur aus dem leitfähigen Teil 158 hergestellt sind, und der restliche Teil 41A jeder Schicht 14 ist aus Wicklungen gebildet, die nur aus dem weniger leitfähigen Teil 15A hergestellt sind.
Wenn das in den 3 oder 4 gezeigte Rohkautschukband 15 gewickelt wird, wie in 5 gezeigt, wird der Laufflächengummi 2G mit einer Struktur versehen, die in 8 gezeigt ist. In diesem Fall weisen alle der Schichten 14 (14L, 14M und 14U) jeweils leitfähige Zonen 418 auf, die aus dem leitfähigen Teil 158 der Wicklungen gebildet sind, und der restliche Teil 41A jeder Schicht 14 ist aus Wicklungen gebildet, die nur aus dem weniger leitfähigen Teil 15A hergestellt sind.
Der Unterschied zu dem obigen Beispiel besteht darin, dass der dünne, weniger leitfähige Teil 15A zwischen den leitfähigen Zonen 41B angeordnet ist.
In jedem Fall müssen die leitfähigen Zonen 41B aller Schichten 14 an nahezu gleichen axialen Positionen gebildet sein, um von der äußeren Fläche SU (und zwar der Laufflächen-Oberfläche) zu der inneren Fläche SL des Laufflächengummis 2G elektrisch fortzusetzen. Da die innere Fläche SL mit der oben erwähnten Laufflächenunterteil-Verbindungsfläche 13 in Kontakt steht, ist ein Entladungsweg gebildet, der sich von der Laufflächen-Oberfläche zu der Wulstfläche hin erstreckt.
Es ist daher notwendig, dass zwischen den radial benachbarten Schichten 14 die radial inneren und äußeren leitfähigen Zonen 41B miteinander über eine axiale Gesamtbreite WM (WMa in 7, WMb + WMb in 8) von nicht weniger als 1,0 mm in Kontakt stehen.
In der Laufflächen-Oberfläche SU muss/müssen die leitfähigen Zone/n 41B der radial äußersten Schicht 14U über eine axiale Gesamtbreite WU (WUa in 7, WUb + WUb in 8) von nicht weniger als 1,0 mm frei liegt/en.
In der inneren Fläche SL muss/müssen die leitfähigen Zone/n 41B der radial innersten Schicht 14L mit der Laufflächenunterteil-Verbindungsfläche 13 über eine axiale Gesamtbreite WL (WLa in 7, WLb + WLb in 8) von nicht weniger als 1,0 mm in Kontakt stehen.
Die axialen Gesamtbreiten WU, WL und WM betragen bevorzugt nicht weniger als 3,0 mm, stärker bevorzugt nicht weniger als 5,0 mm. Wenn sie jedoch zu groß sind, besteht die Tendenz, dass sich die Festigkeit des Laufflächengummis gegenüber ungleichmäßigem Verschleiß und die Laufleistung des Reifens und dergleichen verschlechtern. Daher betragen die axialen Gesamtbreiten WU, WL und WM nicht mehr als 10,0 mm, bevorzugt nicht mehr als 7,0 mm.
Um die elektrische Kontinuität von der äußeren Fläche SU zu der inneren Fläche SL des Laufflächengummis 2G sicherzustellen, wird bevorzugt, dass die Anzahl der Wicklungen eines Längsabschnittes des Bandes 15, wobei der Abschnitt den leitfähigen Teil 15B aufweist, in einem Bereich von 1 bis 10 liegt. Die Anzahl der Wicklungen ist bevorzugt auf nicht mehr als 5 festgelegt, sofern die oben erwähnten zu bevorzugenden Breiten WU, WL und WM sichergestellt werden können.
Hinsichtlich der Querschnittsform des Rohkautschukbandes 15 können andererseits verschiedene Formen verwendet werden. Zusätzlich zu dem flachen Rechteck oder ähnlichem können zum Beispiel vorzugsweise Formen, deren beide Seiten verjüngt sind, wie z. B. ein Parallelogramm und ein Trapez, verwendet werden um die Breiten WU, WL und WM sicherzustellen und den Einschluss von Luft zu verhindern.
Die oben erwähnte weniger leitfähige Kautschuk- bzw. Gummimischung Ga in dieser Ausführungsform ist eine siliziumdioxidreiche Mischung mit 30 bis 100 Masseteilen Siliziumdioxid als einen Verstärkungsfüllstoff und 100 Masseteilen Basisgummi bzw. Basiskautschuk.
Der Basisgummi umfasst eine oder mehrere Arten von Dienkautschuken, z. B. Naturkautschuk (NR), Butadienkautschuk (BR), Emulsions-Styrol-Butadienkautschuk (E-SBR), Lösungs-Styrol-Butadienkautschuk (S-SBR), Polyisoprenkautschuk (IR), Nitrilkautschuk (NBR), Chloroprenkautschuk (CR) und dergleichen.
Im Hinblick auf den Rollwiderstand und die Nassgriffigkeit ist es zu bevorzugen, dass das Siliziumdioxid nicht weniger als 40 Masseteile, aber nicht mehr als 80 Masseteile, stärker bevorzugt nicht mehr als 60 Masseteile beträgt.
Im Hinblick auf den Verstärkungseffekt und die Verarbeitbarkeit der Gummimischung ist für das Siliziumdioxid zu bevorzugen, dass: die für die Stickstoffadsorption bestimmte BET Oberfläche in einem Bereich von 150 bis 250 m²/g liegt; und die Dibutylphthalat (DBP)-Ölabsorption nicht weniger als 180 ml/100 g beträgt; und sie ferner kolloidale Eigenschaften zeigt.
Was den Silan-Haftvermittler betrifft, können vorzugsweise Bis(triethoxysilylpropyl)tetrasulfid, Alpha-Mercaptopropyltrimethoxysilan oder dergleichen verwendet werden.
Zusätzlich zum Siliziumdioxid kann als Hilfsverstärkungsfüllstoff Ruß hinzugefügt werden, um die elastomeren Eigenschaften wie z. B. den Elastizitätsmodul, die Härte und dergleichen zu steuern. In diesem Fall ist der Rußgehalt geringer als jener des Siliziumdioxids, bevorzugt nicht mehr als 15 Masseteile, stärker bevorzugt nicht mehr als 10 Masseteile in Bezug auf 100 Masseteile des Basisgummis. Wenn der Rußgehalt mehr als 15 Masseteile beträgt, wird die Herabsetzung des Rollwiderstands durch das Siliziumdioxid behindert und es besteht eine Tendenz, dass die Härte unerwünscht hoch wird.
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist es nicht immer notwendig, dieselbe, weniger leitfähige Gummimischung Ga in allen der Schichten 14 zu verwenden. Es können verschiedene weniger leitfähige Gummimischungen Ga verwendet werden.
Die leitfähige Gummimischung Gb in dieser Ausführungsform ist eine kohlenstoffreiche Mischung mit 30 bis 100 Masseteilen Ruß und 100 Masseteilen Basisgummi.
Der Basisgummi umfasst eine oder mehrere Arten von Dienkautschuk, z. B. Naturkautschuk (NR), Butadienkautschuk (BR), Emulsions-Styrol-Butadienkautschuk (E-SBR), Lösungs-Styrol-Butadienkautschuk (S-SBR), Polyisoprenkautschuk (IR), Nitrilkautschuk (NBR), Chloroprenkautschuk (CR) und dergleichen.
Was den Ruß betrifft, kann/können HAF und/oder ISAF vorzugsweise verwendet werden, deren aus der Stickstoffadsorption bestimmte BET-Oberfläche nicht weniger als 70 m²/g beträgt.
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist es nicht immer erforderlich, dieselbe leitfähige Gummimischung Gb in allen Schichten 14 zu verwenden. Sofern der Volumenwiderstand in dem oben erwähnten Bereich liegt, können verschiedene leitfähige Gummimischungen Gb verwendet werden.
Im Übrigen können in der weniger leitfähigen Gummimischung Ga und der leitfähigen Gummimischung Gb je nach Bedarf verschiedene Zusatzstoffe wie z. B. ein Vulkanisiermittel, ein Alterungsschutzmittel, ein Vulkanisationsbeschleuniger, ein Zusatzvulkanisationsbeschleuniger, ein Vulkanisationsverzögerer, ein Weichmacher und dergleichen hinzugefügt werden.
Die oben erwähnte leitfähige Beschichtung 44 kann gebildet werden, indem ein flüssiges leitendes Mittel auf beiden Seiten eines Bandes 43 der weniger leitfähigen Gummimischung Ga aufgebracht wird.
Das flüssige leitfähige Mittel kann eine Lösung eines in einem Lösungsmittel aufgelösten leitfähigen Materials oder eine in einem Trägerfluid dispergierte kolloidale Suspension eines leitfähigen Materials sein. Was das leitende Material betrifft, werden geeigneterweise Ruß und Metallpulver verwendet. Was das Trägerfluid betrifft, werden vorzugsweise organische Lösungsmittel wie z. B. Toluol und Hexan verwendet, es kann aber auch Wasser verwendet werden.
Ferner kann, um die Dicke der leitfähigen Beschichtung 44 durch Erhöhen des Viskositätsgrades zu erhöhen und auch um das Haftvermögen zwischen dem leitfähigen Material und dem Band 43 zu erhöhen, ein Latex oder Ähnliches, in dem das leitfähige Material zusammen mit dem Kautschuk- bzw. Gummipolymer in einem wässrigen Medium oder einem organischen Lösemittel dispergiert ist, als das flüssige, leitende Mittel verwendet werden. In diesem Fall wird im Hinblick auf das Haftvermögen vorzugsweise das Gummipolymer derselben Art wie bei dem Band 43 (in dieser Ausführungsform Dienkautschuk) verwendet.
Solch ein flüssiges leitendes Mittel kann während des Wickelns des Bandes 15 auf einfache Weise wie z. B. durch Eintauchen, Gießen, Aufsprühen und Pinselauftrag aufgetragen werden. Somit kann die leitfähige Beschichtung 44 einfach gebildet werden.
In jedem Fall bildet die leitfähige Beschichtung 44 den leitfähigen Teil 15B und der nicht beschichtete Teil bildet den weniger leitfähigen Teil 15A.
Im Fall des in 3 gezeigten teilweise leitfähigen Gummibandes 15 kann der leitfähige Teil 15B auf jeder Seite des Bandes durch die leitfähige Beschichtung 44 gebildet werden. Ferner ist es auch möglich, den leitfähigen Teil 15B durch Aufbringen oder Überlappen eines dünneren Bandes aus der leitfähigen Gummimischung Gb auf das aus der weniger leitfähigen Gummimischung Ga hergestellte dickere Basisband 43 zu bilden.
Im Fall des in 4 gezeigten teilweise leitfähigen Gummibandes 15 ist der leitfähige Teil 15B auch durch Überlappen eines Bandes 42 aus der leitfähigen Gummimischung Gb gebildet. In diesem Fall wird jedoch, um das Band 42 zu verwenden, das so dick ist, wie das aus der weniger leitfähigen Gummimischung Ga hergestellte Basisband 43, der leitfähige Gummiteil 15B auf einer Seite des Bandes 15 durch außermittiges Überlappen des Bandes 42 und des Bandes 43 gebildet.
10 zeigt eine Art des Überlappens des leitfähigen Gummimischungsbandes 42 und des weniger leitfähigen Gummimischungsbandes 43, wobei während des Wickelns des weniger leitfähigen Gummibandes 43 als der weniger leitfähige Teil 15A des Bandes 15, wenn die Wicklungen zu der vorbestimmten axialen Position reichen, das Ende 42E des leitfähigen Gummibandes 42 an dem Band 43 angebracht wird. Somit werden die überlappten Bänder 42 und 43 als das teilweise leitfähige Gummiband 15 gewickelt. Nach mehrmaligem Wickeln wird das Band 42 abgeschnitten, dann wird das Band 43 neuerlich, alleine gewickelt. Zum Zeitpunkt des Befestigens des Endes 42e und Schneidens des Bandes 42 ist es nicht notwendig, das Wickeln des Bandes 43 zu unterbrechen.
Im Fall des in 2 gezeigten teilweise leitfähigen Gummibandes 15 ist es, da der leitfähige Teil 15B vollständig zwischen den weniger leitfähigen Teilen 15A in der Bandlängsrichtung angeordnet ist, wünschenswert, das Band 15 aus einer einzigen Düse zu extrudieren, indem zwischen der weniger leitfähigen Gummimischung Ga und der leitfähigen Gummimischung Gb umgeschaltet wird, damit es eine konstante Querschnittsform entlang der Länge aufweist.
11 zeigt einen Extruder 16 zum Herstellen dieses Typs von Gummiband 15.
Der Extruder 16 umfasst: eine Schnecke 17a für die weniger leitfähige Gummimischung Ga; eine Schnecke 17b für die leitfähige Gummimischung Gb; ein Wählventil 25 zum Umzuschalten zwischen den Mischungen Ga und Gb; und eine einzelne Düse 24, aus der die durch das Ventil 25 gewählte Mischung Ga oder Gb extrudiert wird.
Die Schnecke 17a oder 17b ist in einer zylindrischen Bohrung 20 eines Hauptkörpers 19 des Extruders 16 angeordnet. Durch Drehen der Schnecke wird die erweichte Gummimischung Ga oder Gb aus dem Auslass des Hauptkörpers 19 gedrückt, der an dem vorderen Ende gebildet ist.
Die beiden Auslässe sind mit zwei Kanälen 21a bzw. 21b verbunden, die in einem Einzelkopfblock 18 gebildet sind, an dem das vordere Ende jedes Hauptkörpers 19 befestigt ist.
Die beiden Kanäle 21a und 21b erstrecken sich durch einen Schaltraum 22, mit dem die Kanäle 21a und 21b verbunden sind, und einen unterstromigen Kanal 23, der sich von dem Schaltraum 22 zu der Düse 24 erstreckt, zu der Düse 24.
In dem Schaltraum 22 ist das Wählventil 25 vorgesehen, um den unterstromigen Kanal 23 selektiv zu dem Kanal 21a oder dem Kanal 21b zu verbinden, wie in den 12 und 13 gezeigt.
Demgemäß wird die Gummimischung Ga oder Gb kontinuierlich aus der Düse 24 extrudiert und das in 2 gezeigte kontinuierliche Gummiband 15 wird gebildet.
Das Wahlventil 25 in diesem Beispiel ist ein Kugelventil 25, das in dem runden Schaltraum 22 angeordnet ist. Das Kugelventil 25A ist mit einem Abschneideteil 25A1 versehen. Durch Drehen des Kugelventils 25A kann der Kanal 23 über das Abschneideteil 25A1 mit einem der Kanäle 21a und 21b verbunden werden.
In dieser Ausführungsform ist, während eine der Gummimischungen aus der Düse 24 extrudiert wird, die Schnecke für die andere Gummimischung angehalten, um zu verhindern, dass der Druck der anderen Gummimischung übermäßig hoch wird.
Es ist jedoch wünschenswert, beide Schnecken kontinuierlich zu drehen, indem die andere Gummimischung durch einen für jede Schnecke vorgesehenen Rücklaufkanal zu dem Einlass zurückgeführt wird.
Vergleichstests
Luftreifen der Größe 215/45ZR17 (Radfelgengröße: 17 × 7J) für Personenkraftwagen wurden experimentell hergestellt und auf den Rollwiderstand getestet und der elektrische Widerstand des Reifens wurde gemessen.
Abgesehen von den in Tabelle 1 gezeigten Elementen besaßen alle Reifen dieselbe Struktur wie in 1 gezeigt.
In jedem Reifen wiesen die leitfähige Gummiunterschicht 11, der Gummierungsgummi des Gürtels, der Seitenwandgummi und der Abriebgum mi Volumenwiderstände von etwa 1 × 10^5 (Ohm cm) auf, und eine gute Leitfähigkeit zwischen der radial äußeren Fläche 13 der leitfähigen Gummiunterschicht 11 und der axial äußeren Fläche und unteren Fläche der Wulstabschnitte war gewährleistet.
Die leitfähige Gummiunterschicht 11 wurde durch überlappendes Wickeln eines Bandes aus der leitfähigen Gummimischung gebildet.
In Bsp. 1–Bsp. 7 wurden die Laufflächengummis durch überlappendes Wickeln der in Tabelle 1 gezeigten teilweise leitfähigen Gummibänder gebildet.
In Ref. 1 wurde der Laufflächengummi durch überlappendes Wickeln eines aus nur der Gummimischung B hergestellten leitfähigen Gummibandes gebildet.
In Ref. 2 wurde der Laufflächengummi durch überlappendes Wickeln eines aus nur der Gummimischung A hergestellten weniger leitfähigen Gummibandes gebildet.
Rollwiderstandstest:
Unter Verwendung einer Rollwiderstand-Testeinrichtung wurde der Rollwiderstand bei einer Geschwindigkeit von 80 km/h, einer Reifenlast von 5,9 kN und einem Reifendruck von 200 kPa gemessen. Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 durch den auf Ref. 1 = 100 basierenden Index gezeigt, wobei der Rollwiderstand umso geringer ist, je höher der Wert ist.
Test des elektrischen Widerstandes

Wie in 14 gezeigt, wurde gemäß dem durch die JATMA festgelegten Verfahren jeder Testreifen, der auf eine Radfelge J aus Aluminiumlegierung aufgezogen und auf 200 kPa aufgepumpt war, auf eine Metallplatte 31 mit einer Reifenlast von 5,9 kN angeordnet und der elektrische Widerstand zwischen der Metallplatte 31 und der Radfelge J wurde mit einem Widerstandsmesser 33 bei einer Umgebungstemperatur von 25 Grad C und 50% relativer Feuchte gemessen. Die angelegte Spannung betrug 1000 V. Tabelle 1

Reifen	Ref. 1	Ref. 2	Bsp. 1	Bsp. 2	Bsp. 3	Bsp. 4	Bsp. 5	Bsp. 6	Bsp. 7
Gummiband	-	-	Fig. 3*	Fig. 3*	Fig. 2	Fig. 2	Fig. 4	Fig. 4	Fig. 2
Laufflächengummi Anzahl der Schichten	3	3	3	3	3	3	3	3	3
Wicklung	Fig. 5	Fig. 5	Fig. 5	Fig. 5	Fig. 5	Fig. 5	Fig. 5	Fig. 5	Fig. 5
Weniger leitfähige Teile 41A	keine
Gummimischung	-	A	A	A	A	A	A	A	A
Leitfähige Zonen 41B		keine
Gummimischung	B	-	B	B	B	B	B	B	B
Breite WU (mm)	-	-	1,0	3,0	1,0	3,0	1,0	3,0	3,0
Breite WM (mm)	-	-	1,0	3,0	1,0	3,0	1,0	3,0	2,0
Breite WL (mm)	-	-	1,0	3,0	1,0	3,0	1,0	3,0	2,0
Testergebnisse Rollwiderstand	100	120	119	115	115	112	114	112	113
elektrischer Widerstand (10^8 Ohm)	0,4	2,7	0,6	0,4	0,4	0,05	0,7	0,4	0,1

*) Das Band 15 wurde mit der leitfähigen Beschichtung 44 versehen, indem eine in einem organischen Lösungsmittel aufgelöste Lösung der Gummimischung (A) aufgetragen wurde.

Gummimischung	A	B
Basisgummi
SBR	80	80
BR	20	20
Siliziumdioxid	50	10
Ruß	10	50
Zinkoxid	3	3
Stearinsäure	2	2
Alterungsschutzmittel	2	2
Aromaöl	20	20
Schwefel	1,5	1,5
Volumenwiderstand (Ohm cm)	1 × 10^8	1 × 10^5

Claims

Luftreifen, der umfasst: einen Laufflächengummi, der auf einer leitfähigen Grundstruktur angeordnet ist, wobei die leitfähige Grundstruktur mit einer Radfelge elektrisch verbunden ist, wenn der Reifen auf der Radfelge aufgezogen ist, wobei der Laufflächengummi eine Vielzahl von Schichten umfasst, die eine radial innerste Schicht, deren radial innere Fläche mit der leitfähigen Grundstruktur elektrisch verbunden ist, und eine radial äußerste Schicht umfasst, deren radial äußere Fläche die Laufflächen-Oberfläche definiert, wobei die Vielzahl von Schichten jeweils durch überlappendes Wickeln eines Gummibandes gebildet ist, wobei das in jeder Schicht gewickelte Gummiband einen leitfähigen Teil in der Längsrichtung des Bandes und den restlichen, weniger leitfähigen Teil aufweist, in jeder Schicht der leitfähige Teil mindestens einmal um den Reifen gewickelt ist, in der radial äußersten Schicht der leitfähige Teil in der Laufflächen-Oberfläche über eine axiale Gesamtbreite WU von mindestens 1,0 mm frei liegt, in der radial innersten Schicht der leitfähige Teil in der radial inneren Fläche erscheint, sodass er mit der leitfähigen Grundstruktur über eine axiale Gesamtbreite WL von mindestens 1,0 mm elektronisch verbunden ist, und zwischen jeglichen radial benachbarten zwei Schichten der Vielzahl von Schichten der leitfähige Teil in der radial äußeren Schicht mit dem leitfähigen Teil in der radial inneren Schicht über eine axiale Gesamtbreite WM von mindestens 1,0 mm verbunden ist.
Luftreifen nach Anspruch 1, wobei im Querschnitt des Reifens, der die Reifenrotationsachse umfasst, der leitfähige Teil in mindestens einer der Vielzahl von Schichten eine leitfähige Zone bildet, die in der Reifenaxialrichtung kontinuierlich ist.
Luftreifen nach Anspruch 1, wobei im Querschnitt des Reifens, der die Reifenrotationsachse umfasst, der leitfähige Teil in mindestens einer der Vielzahl von Schichten leitfähige Zonen bildet, die sich mit weniger leitfähigen Zonen in der Reifenaxialrichtung abwechseln, wobei die weniger leitfähigen Zonen durch den restlichen, weniger leitfähigen Teil gebildet sind.
Luftreifen nach Anspruch 1, wobei die axialen Gesamtbreiten WU, WL und WM nicht weniger als 3,0 mm betragen.
Luftreifen nach Anspruch 1, wobei die leitfähige Grundstruktur ein Laufflächenverstärkungsgürtel ist.
Luftreifen nach Anspruch 1, wobei die leitfähige Grundstruktur eine Schicht ist, die aus einem leitfähigen Gummi hergestellt ist, der auf einem Laufflächenverstärkungsgürtel angeordnet ist.
Luftreifen nach Anspruch 1, wobei die leitfähige Grundstruktur eine leitfähige Gummischicht ist, die durch überlappendes Wickeln eines leitfähigen Gummibandes auf einem Laufflächenverstärkungsgürtel gebildet ist.
Luftreifen nach Anspruch 1, wobei die weniger leitfähigen Teile, die in den jeweiligen Schichten gewickelt sind, aus denselben Gummimischungen hergestellt sind.
Luftreifen nach Anspruch 1, wobei die weniger leitfähigen Teile, die in den jeweiligen Schichten gewickelt sind, aus mindestens zwei verschiedenen Gummimischungen hergestellt sind.
Luftreifen nach Anspruch 1, wobei die weniger leitfähigen Teile, die in den jeweiligen Schichten gewickelt sind, aus Gummimischungen hergestellt sind, die Siliziumdioxid und optional weniger Ruß als Siliziumdioxid enthalten.