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Hintergrund der Erfindung
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1. Gebiet der Erfindung
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Diese
Erfindung betrifft einen pneumatischen Reifen mit geringem Geräusch
und mehr spezifisch einen pneumatischen Reifen mit geringem Geräusch
zur Verminderung eines Hohlraumresonanzklangs, der im Inneren des
Reifens erzeugt wird.
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2. Beschreibung des Standes
der Technik
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Eine
der Ursachen von Reifengeräuschen ist ein Hohlraumresonanzklang,
der aufgrund einer Vibration von Luft auftritt, die im Inneren des
Reifens gefüllt ist. Wenn der Reifen unter Beladung rollt,
vibriert ein Laufflächenbereich, der mit einer Straßenoberfläche
in Kontakt gelangt, durch die Rauhigkeit der Straßenoberfläche,
und diese Vibration verursacht das Schwingen der Luft im Inneren
des Reifens. Demzufolge wird der Hohlraumresonanzklang erzeugt.
Der Klang, der als Geräusch in diesem Hohlraumresonanzklang
gehört wird, hat bekanntermaßen eine Frequenz
von ungefähr 230 Hz.
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Als
eine vorgeschlagene Technik zur Verminderung eines Geräusches
aufgrund eines solchen Hohlraumresonanzphänomens wird konventionell
eine Trennplatte aus Gummi, die sich in einer Breitenrichtung erstreckt,
am inneren Reifenbereich vorgesehen (siehe zum Beispiel die
japanische Patentanmeldung Kokai
Hei 5-294102 ). Hierdurch wird der Resonanzmodus in dem Reifenhohlraumbereich
zur Verminderung des Klangdruckniveaus geändert. Wenn eine
solche Trennplatte aus Gummi am inneren Bereich eines gehärteten
Reifens vorgesehen wird, wird die Trennplatte wiederholt deformiert,
indem sie vom Reifen abgerollt und von dem inneren Reifenbereich
nach einer ausgedehnten Verwendungsperiode abgelöst wird.
Aus diesem Grund hat diese Technik ein Haltbarkeitsproblem und ebenfalls
ein Problem, dass die geräuschreduzierende Wirkung über
eine ausgedehnte Periode schwierig aufrechtzuerhalten ist.
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Als
Gegenmaßnahme hat dieser Anmelder folgenden Vorschlag gemacht.
Spezifisch werden dünne Filme intermittierend auf einer
Innenwandoberfläche einer inneren Auskleideschicht in einer
Umgebungsrichtung eines Reifens angeordnet. Die dünnen
Filme sind aus dem gleichen Material wie bei der inneren Auskleidungsschicht
erzeugt. Die dünnen Filme sind von der inneren Auskleidungsschicht
aufgerichtet und erstrecken sich in die Breitenrichtung des Reifens.
Die dünnen Filme, die somit angeordnet sind, ändern
den Resonanzmodus in dem Reifenhohlraum, unter Verminderung des
Klangdruckniveaus (siehe
japanische
Patentanmeldung Kokai 2007-62541 ). In den späteren
Forschungen hat dieser Anmelder festgestellt, dass das Geräuschcharakteristikum
verbessert wird, indem multiple Arten von dünnen Filmen,
die sich bezüglich der Höhe voneinander unterscheiden,
gebildet werden, wobei die dünnen Filme in einer angemessenen
Kombination in einer Reifenumgebungsrichtung angeordnet und von
einer inneren Auskleidungsschicht aufgerichtet sind. Somit wurde
diese Erfindung vollendet.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Diese
Erfindung liegt darin, die Erfindung gemäß der
japanischen Patentanmeldung Kokai 2007-62541 zu
verbessern. Ein Ziel dieser Erfindung liegt darin, einen pneumatischen
Reifen mit geringem Geräusch anzugeben, der in der Lage
ist, einen Hohlraumresonanzklang, der im Inneren des Reifens erzeugt wird,
weiter zu reduzieren.
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Der
pneumatische Reifen mit niedrigem Geräusch gemäß dieser
Erfindung zur Lösung des obigen Ziels ist wie folgt gekennzeichnet.
Spezifisch umfasst der pneumatische Reifen eine innere Auskleidungsschicht
aus einem thermoplastischen Harz oder einer thermoplastischen Elastomerzusammensetzung,
gebildet durch Mischen des thermoplastischen Harzes mit einem Elastomer.
Multiple Arten von konvexen Bereichen, die sich voneinander bezüglich
der vorstehenden Höhe unterscheiden, werden auf zumindest
einem Bereich einer Innenwandoberfläche der inneren Auskleidungsschicht
gebildet, wobei der Bereich einem Laufflächenbereich entspricht.
Jeder der konvexen Bereiche hat eine Streifenform, erstreckt sich
von der inneren Auskleidungsschicht und dehnt sich in einer Breitenrichtung
des Reifens aus. Die konvexen Bereiche sind intermittierend in einer
Reifenumgebungsrichtung angeordnet.
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In
der oben beschriebenen Struktur ist der pneumatische Reifen mit
geringem Geräusch gemäß dieser Erfindung
bevorzugt wie unten in den Punkten (1) bis (5) strukturiert.
- (1) Die konvexen Bereiche sind aus zumindest
drei Typen gebildet, wobei sich jeder Typ von dem anderen bezüglich
der vorstehenden Höhe unterscheidet.
- (2) Die konvexen Bereiche, die sich voneinander bezüglich
der vorstehenden Höhe unterscheiden, sind in der Reifenumgebungsrichtung
in statistischer Reihenfolge angeordnet.
- (3) Jeder der konvexen Bereiche hat eine vorstehende Höhe
von 1,5 bis 20 mm.
- (4) Die konvexen Bereiche sind aus einem thermoplastischen Harz
oder einer thermoplastischen Elastomerzusammensetzung erzeugt, die
durch Mischen des thermoplastischen Harzes mit einem Elastomer gebildet
ist.
- (5) Jeder der konvexen Bereiche wird zu einer solchen Form geformt,
dass der konvexe Bereich einen Scheitel in einem zentralen Bereich
des konvexen Bereiches in der Reifenbreitenrichtung aufweist.
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In
dem pneumatischen Reifen mit niedrigem Geräusch gemäß dieser
Erfindung sind die multiplen Typen von konvexen Bereichen, die sich
voneinander bezüglich der vorstehenden Höhe unterscheiden,
auf zumindest dem Bereich der Innenwandoberfläche der inneren
Auskleidungsschicht gebildet, wobei der Bereich dem Laufflächenbereich
entspricht. Jeder der konvexen Bereiche hat eine Streifenform, steht
von der inneren Auskleidungsschicht ab und erstreckt sich in Reifenbreitenrichtung.
Die konvexen Bereiche sind intermittierend in der Reifenumgebungsrichtung
angeordnet. Demzufolge diffundieren die multiplen Typen von konvexen
Bereichen, die sich voneinander bezüglich der vorstehenden
Höhe unterscheiden, effizient die Resonanzklänge, die
in einem Reifenhohlraumbereich erzeugt werden, und die Resonanzklänge
löschen einander aus wegen der diffusen Reflexion. Somit
wird ein Geräusch im Fahrzeuginnenraum weiter vermindert.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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1 ist
eine Meridianquerschnittsansicht, die ein Beispiel eines pneumatischen
Reifens mit niedrigem Geräusch gemäß einem
Ausführungsbeispiel dieser Erfindung zeigt.
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2A und 2B sind
Seitenansichten, die jeweils einen Querschnitt eines Hauptanteils
entlang der Mittellinie des Reifens gemäß 1 zeigen,
wobei schematisch eine Anordnung von konvexen Bereichen des Reifens
gezeigt wird.
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3 ist
eine Teilseitenansicht, die einen vergrößerten
Querschnitt A-A gemäß 1 zeigt.
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Die 4A bis 4D sind
Teilplanansichten, die jeweils eine innere Auskleidungsschicht des
Reifens gemäß 1 zeigen,
wie es von der Reifenmittelseite in Richtung zur äußeren
Reifenumgebungsseite gesehen wird, wobei eine Anordnung der konvexen
Bereiche erläutert wird.
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5 ist
eine erläuternde Zeichnung zum Darstellen von Schritten
bei der Herstellung des pneumatischen Reifens mit niedrigem Geräusch
gemäß dieser Erfindung.
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6 ist
eine erläuternde Zeichnung zum Illustrieren eines Schrittes
zum Bilden eines konvexen Bereiches in dem erhaltenen pneumatischen
Reifen mit niedrigem Geräusch gemäß 5.
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7 ist
eine erläuternde Zeichnung zum Darstellen eines Schrittes
bei der Herstellung eines pneumatischen Reifens mit niedrigem Geräusch
gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel
dieser Erfindung, das 5 entspricht.
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Beschreibung der bevorzugten
Ausführungsbeispiele
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Nachfolgend
wird eine Struktur gemäß dieser Erfindung detailliert
unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen erläutert.
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1 ist
eine Meridianquerschnittsansicht, die ein Beispiel eines pneumatischen
Reifens mit geringem Geräusch gemäß dieser
Erfindung zeigt. 2A und 2B sind
Seitenansichten, die jeweils einen Querschnitt eines Hauptteils
entlang einer Reifenmittellinie CL zeigen, wobei schematisch eine
Anordnung von konvexen Bereichen erläutert wird, die auf
einer Innenwandoberfläche einer inneren Auskleidungsschicht
in dem Reifen von 1 gebildet sind.
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3 ist
eine Teilseitenansicht, die einen vergrößerten
Querschnitt A-A gemäß 1 zeigt.
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In 1 umfasst
ein pneumatischer Reifen mit geringem Geräusch T einen
Laufflächenbereich 1, ein rechtes und ein linkes
Paar von Wulstbereichen 2, 2 und Seitenwandbereiche 3, 3,
die den Laufflächenbereich 1 mit den Wulstbereichen 2, 2 verbinden.
Eine innere Auskleidungsschicht 4 ist auf der inneren Oberfläche
des pneumatischen Reifens T mit geringem Geräusch angebracht,
um so den Reifenaufblasdruck konstant zu halten. Die innere Auskleidungsschicht 4 ist
aus einem thermoplastischen Harz oder einer thermoplastischen Elastomerzusammensetzung
erzeugt, die durch Mischen des thermoplastischen Harzes mit einem
Elastomer gebildet ist. In den Zeichnungen bezeichnet das Referenzsymbol
B eine Riemenschicht und das Referenzsymbol C eine Karkassenschicht.
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Darüber
hinaus haben multiple Arten von konvexen Bereichen 5 jeweils
eine Streifenform und erstrecken sich in einer Reifenbreitenrichtung
und werden aus zumindest einem Bereich der Innenwandoberfläche der
inneren Auskleidungsschicht 4 gebildet, wobei der Bereich
dem Laufflächenbereich 1 entspricht (in der Zeichnung
wird der Bereich durch W angezeigt, der sich entlang der Innenwandoberfläche
des Laufflächenbereiches 1 erstreckt). Die konvexen
Bereiche 5 stehen von der inneren Auskleidungsschicht 4 ab
und unterscheiden sich voneinander bezüglich der vorstehenden
Höhe h (siehe 3). Diese konkaven Bereiche 5 sind intermittierend
in einer Reifenumgebungsrichtung angeordnet, wie in den 2A und 2B veranschaulicht ist.
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2A zeigt,
dass 16 konvexe Bereiche 5 mit unterschiedlichen vorstehenden
Höhen in statistischer Weise auf der Innenwandoberfläche
der inneren Auskleidungsschicht 4 bei gleichen Intervallen
in der Reifenumfangsrichtung angeordnet sind. 2B zeigt,
dass 20 konvexe Bereiche 5, die sich bezüglich
der vorstehenden Höhe voneinander unterscheiden, statistisch
an der Innenwandoberfläche der inneren Auskleidungsschicht 4 bei
gleichen Intervallen in der Reifenumfangsrichtung angeordnet sind.
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In
dem oben beschriebenen Ausführungsbeispiel von 1 ist
der Fall veranschaulicht, bei dem die konvexen Bereiche 5 in
der Reifenbreitenrichtung entlang des Bereiches W der Innenwandoberfläche
des Laufflächenbereiches 1 gebildet sind. Die
konvexen Bereiche 5 können jedoch so gebildet
sein, dass beide Enden davon sich von der Mitte der Innenwandoberfläche
des Laufflächenbereiches 1 zu Bereichen der Innenwandoberflächen
von beiden Seitenwandbereichen 3, 3 erstrecken.
Alternativ können beide Enden der konvexen Bereiche 5 über
dem gesamten Bereich der Innenwandoberfläche der inneren
Auskleidungsschicht 4 gebildet sein.
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Weiterhin
ist im Ausführungsbeispiel von 1 der Fall
veranschaulicht, bei dem die konvexen Bereiche 5 bei gleichen
Intervallen in der Reifenumgebungsrichtung angeordnet sind. Jedoch
können die konvexen Bereiche 5 bei etwas verschiedenen
Intervallen von einer Stelle zu benachbarten Stellen in der Reifenumgebungsrichtung
angeordnet sein. Bezüglich der vorstehenden Höhe
h des konvexen Bereiches 5 kann irgendeiner der konvexen
Bereiche 5 so gebildet sein, dass er eine gleichmäßige
vorstehende Höhe h in der Reifenbreitenrichtung aufweist
oder dass diese verschiedene vorstehende Höhen h haben.
Im zuletzt genannten Fall werden die maximalen und die minimalen
Werte der vorstehenden Höhen h gemittelt, und dieser Mittelwert wird
als vorstehende Höhe h des konvexen Bereiches 5 verwendet.
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Die
multiplen Typen der konvexen Bereiche 5, die sich voneinander
bezüglich der vorstehenden Höhe h unterscheiden,
werden auf der Innenwandoberfläche der inneren Auskleidungsschicht 4 gebildet.
Somit diffundieren die konvexen Bereiche 5, die sich bezüglich
der vorstehenden Höhe h unterscheiden, effizient Resonanzklänge,
die im Reifenhohlraumbereich erzeugt werden, und diese Resonanzklänge
löschen sich gegenseitig durch die diffundierte Reflexion
aus. Daher wird das Geräusch im Wageninneren weiter reduziert.
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Erfindungsgemäß sollten
in Abhängigkeit von der Größe und der
Art des Reifens 15 bis 30 konvexe Bereiche 5 an der Innenwandoberfläche
der inneren Auskleidungsschicht 4 auf dem Reifenumfang
gebildet sein. Wenn die Anzahl der konvexen Bereiche 5,
die auf dem Reifenumfang gebildet sind, zu gering oder im anderen
Fall zu groß ist, vermindert sich die Wirkung zur Verminderung
eines Geräusches im Wageninneren.
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Im
pneumatischen Reifen T mit niedrigem Geräusch gemäß dieser
Erfindung ist die innere Auskleidungsschicht 4 aus einem
thermoplastischen Harz oder einer thermoplastischen Elastomerzusammensetzung gebildet,
die durch Mischen des thermoplastischen Harzes mit einem Elastomer
erzeugt ist. Beispiele des zu verwendenden thermoplastischen Harzes
umfassen Polyamidharze, deren N-alkoxyalkylierten Produkte, Polyesterharze,
Polynitrilharze, Celluloseharze und Imidharze.
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Die
thermoplastische Elastomerzusammensetzung wird durch Mischen des
beschriebenen thermoplastischen Harzes mit einem Elastomer gebildet.
Beispiele des Elastomeres, das zum Bilden der thermoplastischen
Elastomerzusammensetzung verwendet wird, umfassen Diengummis und
deren hydrierte Produkte, Olefingummis, halogenhaltige Gummis, Silikongummis
und Fluorgummis.
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Die
somit erhaltene thermoplastische Elastomerzusammensetzung hat eine
Struktur, bei der die Elastomerkomponente als diskontinuierliche
Phase in der Matrix des thermoplastischen Harzes dispergiert ist.
Mit einer solchen Struktur wird es möglich, die thermoplastische
Elastomerzusammensetzung sowohl mit einer ausreichenden Flexibilität
als auch einer ausreichenden Steifigkeit zu versehen, die der Wirkung
der Harzschicht als kontinuierliche Phase zugeschrieben wird. Es
wird ebenfalls möglich, beim Formgeben eine Formverarbeitungsfähigkeit
zu erhalten, die dem Fall eines thermoplastischen Harzes äquivalent
ist, und zwar unabhängig von der Menge der Elastomerkomponenten.
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Im
pneumatischen Reifen T mit niedrigem Geräusch gemäß dieser
Erfindung werden die oben beschriebenen konvexen Bereiche 5 bevorzugt
aus zumindest 3 Typen gebildet und mehr bevorzugt aus maximal 6
Typen, wobei sich jeder Typ voneinander bezüglich der vorstehenden
Höhe unterscheidet. Dies ermöglicht eine effiziente
diffundierte Reflexion der Hohlraumresonanzklänge, die
im Inneren des Reifens erzeugt werden. Somit löschen sich
die Hohlraumresonanzklänge gegenseitig aus, und die geräuschreduzierende
Wirkung wird sicher verbessert.
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Weiter
bevorzugt werden solche zumindest drei Arten der konvexen Bereiche 5 in
der Reifenumfangsrichtung in statistischer Weise angeordnet. Dies
ermöglicht weiterhin eine effiziente diffundierte Reflexion
der Hohlraumresonanzklänge, die im Inneren des Reifens
erzeugt werden, und verbessert weiterhin die Geräuschreduktionswirkung,
die dem Auslöschen der Hohlraumresonanzklänge
selbst zuzuschreiben sind.
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Zusätzlich
sollte die oben beschriebenen vorstehende Höhe h des konvexen
Bereiches 5 auf 1,5 bis 20 mm und bevorzugt 2 bis 5 mm
eingestellt werden. Wenn der minimale Wert der vorstehenden Höhe
h weniger als 1,5 mm ist, ist die geräuschreduzierende
Wirkung nicht zufriedenstellend. Wenn der maximale Wert der vorstehenden
Höhe h 20 mm übersteigt, kann die Ausgewogenheit
bezüglich des Gewichtes des Reifens gestört sein.
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3 ist
die Teilseitenansicht, die den vergrößerten Querschnitt
A-A gemäß 1 zeigt.
Dieses Ausführungsbeispiel erläutert den Fall,
bei dem der konvexe Bereich 5 integral mit der inneren
Auskleidungsschicht 4 gebildet ist. Bei dem pneumatischen
Reifen T mit niedrigem Geräusch gemäß dieser
Erfindung ist die Dicke t des konvexen Bereiches 5, der
in 3 gezeigt ist, nicht besonders beschränkt.
Jedoch wird die Dicke t bevorzugt auf 50 bis 1500 μm und
am meisten bevorzugt 100 bis 500 μm eingestellt. Wenn die
Dicke t des konvexen Bereiches 5 kleiner als 50 μm
ist, kann der konvexe Bereich 5 in Richtung zur inneren
Auskleidungsschicht 4 aufgrund einer Zentrifugalkraft während
des Hochgeschwindigkeitslaufens des Reifens fallen; als Ergebnis
kann die Wirkung zur Verminderung eines Hohlraumresonanzklanges
nicht ausreichend erhalten werden. Wenn die Dicke t 1500 μm übersteigt,
kann die Ausgewogenheit bezüglich des Gewichtes des Reifen gestört
sein.
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Die
Lagerungselastizität des konvexen Bereiches 5 bei
20°C sollte bevorzugt bei 10 bis 500 MPa und weiterhin
bevorzugt 25 bis 400 MPa eingestellt werden. Selbst wenn der Reifen
für ein Hochgeschwindigkeitslaufen eingesetzt wird, wird
verhindert, dass der konvexe Bereich 5 in Richtung zur
Reifeninnenoberfläche fällt, und die Hohlraumresonanzklänge,
die im Inneren des Reifens erzeugt werden, löschen sich
effizient gegenseitig aus. Wenn die oben beschriebene Lagerungselastizität
weniger als 10 MPa ist, ist manchmal die geräuschreduzierende
Wirkung nicht zufriedenstellend. Wenn die Lagerungselastizität
500 MPa übersteigt, versteift der konvexe Bereich 5 übermäßig
und die Vibration kann manchmal auftreten. Zu beachten ist, dass
die oben beschriebene Lagerungselastizität einen Wert anzeigt,
der unter Verwendung eines viskoelastischen Spektrometers, hergestellt
von Toyo Seiki Seisaku-sho, Ltd., bei einer statischen Beanspruchung
von 10%, einer dynamischen Beanspruchung von ±2% und einer
Frequenz von 20 Hz bestimmt ist.
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Im
pneumatischen Reifen T mit niedrigem Geräusch gemäß dieser
Erfindung ist das Material des oben beschriebenen konvexen Bereiches 5 nicht
besonders beschränkt. Jedoch ist das Material bevorzugt,
gleichermaßen wie die innere Auskleidungsschicht 4,
ein thermoplastisches Harz oder eine thermoplastische Elastomerzusammensetzung,
gebildet durch Mischen des thermoplastischen Harzes mit einem Elastomer.
Weiter bevorzugt ist der konvexe Bereich 5 aus dem gleichen
Material wie die innere Auskleidungsschicht 4 gemacht. Hierdurch
wird die Integrität mit der inneren Auskleidungsschicht 4 sichergestellt.
Dies verhindert, dass der konvexe Bereich 5 von der inneren
Auskleidungsschicht 4 aufgrund der wiederholten Deformation
durch Rollen des Reifens abgelöst wird, und behält
die geräuschreduzierende Wirkung über eine ausgedehnte
Periode bei.
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Beispiele
des thermoplastischen Harzes, das bevorzugt zur Bildung des konvexen
Bereiches 5 verwendet werden kann, umfassen: Polyamidharze
(zum Beispiel Nylon 6 (N6), Nylon 66 (N66), Nylon 46 (N46), Nylon
11 (N11), Nylon 12 (N12), Nylon 610 (N610), Nylon 612 (N612), Nylon
6/66-Copolymere (N6/66) Nylon 6/66/610-Copolymere (N6/66/610), Nylon
MXD6 (MXD6), Nylon 6T, Nylon 6/6T-Copolymere, Nylon 66/PP-Copolymere
und Nylon 66/PPS-Copolymere); deren N-alkoxyalkylierte Produkte
(zum Beispiel methoxymethyliertes Nylon 6, methoxymethyliertes Nylon-6/610-Copolymere
und methoxymethyliertes Nylon 612); Polyesterharze (zum Beispiel
aromatische Polyester wie Polybutylenterephthalat (PBT), Polyethylenterephthalat (PET),
Polyethylenisophthalat (PEI), PET/PEI-Copolymere, Polyacrylat (PAR),
Polybutylennaphthalat (PBN), Flüssigkristallpolyester und
Polyoxyalkylendiimiddisäure/Polybutylentherephthalat-Copolymere);
Polynitrilharze (zum Beispiel Polyacrylnitril (PAN), Polymethacrylnitril,
Acrylnitril/Styrol-Copolymere (AS), (Meth)acrylnitril/Styrol-Copolymere,
und (Meth)acrylnitril/Styrol/Butadien-Copolymere); Polymethacrylatharze
(zum Beispiel Poly(methylmethacrylat) (PMMA), Poly(ethylmethacrylat));
Polyvinylharze (zum Beispiel Polyvinylacetat, Polyvinylalkohol (PVA),
Vinylalkohol/Ethylen-Copolymere (EVOH), Polyvinylidenchlorid (PVDC),
Polyvinylchlorid (PVC), Vinylchlorid/Vinylidenchlorid-Copolymere,
Vinylidenchlorid/Methylacrylat-Copolymere, Vinylidenchlorid/Acrylnitril-Copolymere);
Celluloseharze (zum Beispiel Celluloseacetat und Celluloseacetatbutyrat);
Fluorharze (zum Beispiel Polyvinylidenfluorid (PVDF), Polyvinylfluorid
(PVF), Polychlortrifluorethylen (PCTFE) und Ethlyen/Tetrafluorethylen-(ETFE)-Copolymere);
und Imidharze (zum Beispiel aromatisches Polyiimid (PI)).
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Die
thermoplastische Elastomerzusammensetzung zur Bildung des konvexen
Bereiches 5 kann durch Mischen des oben beschriebenen thermoplastischen
Harzes mit einem Elastomer gebildet werden.
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Beispiele
des Elastomers, das zur Bildung der thermoplastischen Elastomerzusammensetzung
bevorzugt verwendet wird, umfassen: Diengummis und deren hydrierte
Produkte (zum Beispiel natürliche Gummis (NR), Isoprengummi
(IR), epoxidierte natürliche Gummis, Styrol-Butadiengummi
(SBR), Butadiengummis (BR, hoch-cis BR und niedrig-cis BR), Nitrilgummi
(NBR), hydriertes NBR und hydriertes SBR); Olefingummis (zum Beispiel
Ethylenpropylengummis (EPDM und EPM), maleinsäuremodifiziertes
Ethylenpropylengummi (M-EPM), Butylgummi (IIR), Copolymere von Isobutylen
und aromatischem Vinyl- oder Dienmonomer, Acrylgummi (ACM) und Ionomere);
halogenhaltige Gummis (zum Beispiel Br-IIR, Cl-IIR, bromiertes Isobutylen-p-Methylstylol-Copolymere
(Br-IPMS), Chloroprengummi (CR), Hydringummi (CHR), chlorsulfoniertes
Polyethylengummi (CSM), chloriertes Polyethylengummi (CM) und maleinsäuremodifiziertes
chloriertes Polyethylengummi (M-CM)); Silikongummis (zum Beispiel
Methylvinylsilikongummi, Dimethylsilikongummi und Methylphenylvinylsilikongummi);
schwefelhaltige Gummis (zum Beispiel Polysulfidgummi); Fluorgummis
(zum Beispiel Vinylidenfluoridgummis, fluorhaltige Vinylethergummis,
Tetrafluorethylenpropylengummis, fluorhaltige Silikongummis und
fluorhaltige Phosphazengummis); und thermoplastische Elastomere
(zum Beispiel Styrolelastomere, Olefinelastomere, Esterelastomere,
Urethanelastomere und Polyamidelastomere).
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Wenn
ein besonderes thermoplastisches Harz unter den oben beschriebenen
mit einem solchen Elastomer inkompatibel ist, kann ein Kompatibilisierer
als dritte Komponente angemessen verwendet werden, um die beiden
miteinander kompatibel zu machen. Durch Mischen eines solchen Kompatibilisierers
in das Mischungssystem wird die Grenzflächenspannung zwischen
dem thermoplastischen Harz und dem Elastomer vermindert. Als Ergebnis
werden die Gummiteilchen, die die Dispersionsphase ausmachen, feiner
gemacht, so dass beide Komponenten ihre Eigenschaften effektiver
entfalten. Im Allgemeinen hat ein solcher Kompatibilisierer eine
Copolymer-Struktur von zumindest einem von dem thermoplastischen
Harz und dem Elastomer oder eine Copolymer-Struktur mit einer Epoxygruppe,
Carbonylgruppe, Halogengruppe, Amiongruppe, Oxazolingruppe, Hydroxylgruppe
oder dergleichen, die in der Lage ist, mit dem thermoplastischen
Harz oder Elastomer zu reagieren. Der Kompatibilisierer kann in
Abhängigkeit von der Art des thermoplastischen Harzes und des
mit diesem zu vermischenden Elastomer ausgewählt werden.
Beispiele von normalerweise verwendeten Verbindungen umfassen Styrol/Ethylen-Butylen-Styrol-Blockcopolymere
(SEBS) und deren maleinsäuremodifizierten Produkte, EPDM,
EPM, EPDM/Styrol- oder EPDM/Acrylnitril-Pfropfcopolymere und deren
maleinsäuremodifizierten Produkte und Styrol/Maleinsäurecopolymere,
reaktives Phenoxin. Der Mischungsanteil eines solchen Kompatibilisierers
ist nicht besonders beschränkt, ist aber bevorzugt 0,5
bis 10 Gew.-Teile bezogen auf 100 Gew.-Teile der Polymerkomponenten
(Gesamtgewicht des thermoplastischen Harzes und des Elastomer).
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In
der thermoplastischen Elastomerzusammensetzung ist das Komponentenverhältnis
eines bestimmten thermoplastischen Harzes zu einem bestimmten Elastomer
nicht besonders beschränkt und kann angemessen eingestellt
werden, so dass es eine Struktur aufweist, bei der das Elastomer
in einer diskontinuierlichen Phase in einer Matrix aus dem thermoplastischen
Harz dispergiert ist. Der bevorzugte Bereich ist 90/10 bis 30/70
als Gewichtsverhältnis.
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Erfindungsgemäß können
das thermoplastische Harz und die thermoplastische Elastomerzusammensetzung,
die jeweils den konvexen Bereich 5 bilden, mit einem anderen
Polymer, wie zum Beispiel dem oben beschriebenen Kompatibilisierer
gemischt werden. Der Zweck zum Mischen eines solchen Polymers liegt
in der Verbesserung der Kompatibilität zwischen dem thermoplastischen
Harz und dem Elastomer, in der Verbesserung der Formverarbeitbarkeit
des Materials, der Verbesserung der Wärmeresistenz, der
Reduzierung der Kosten usw. Beispiele des für das Polymer
verwendete Materials umfassen Polyethylen (PE), Polypropylen (PP),
Polystyrol (PS), ABS, SBS und Polycarbonat (PC). Zusätzlich
ist es möglich, wahlweise die konvexen Bereiche 5 mit
einem Füllstoff (Kalziumcarbonat, Titandioxid, Aluminiumoxid
oder dergleichen), die im allgemeinen mit einer Polymermischung
vermischt werden, eine Verstärkung wie Ruß und
weißer Kohlenstoff, einen Weichmacher, Plastifizierer,
Verarbeitungshilfe, Pigment, Farbstoff, Antiabbaumittel oder dergleichen
zu vermischen, solange ein solches Mittel die Eigenschaften, die
die für die konvexen Bereiche 5 erforderlich sind, nicht
beeinträchtigen.
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Die
somit erhaltene thermoplastische Elastomerzusammensetzung hat eine
Struktur, bei der die Elastomerkomponente als diskontinuierliche
Phase in der Matrix des thermoplastischen Harzes dispergiert ist.
Mit einer solchen Struktur wird es möglich, die thermoplastische
Elastomerzusammensetzung sowohl mit einer ausreichenden Flexibilität
als auch ausreichenden Steifigkeit zu versehen, die der Wirkung
der Harzschicht als kontinuierliche Phase zugeschrieben wird. Es
wird ebenfalls bei einem Formgebungsverfahren möglich,
eine Formverarbeitbarkeit zu erhalten, die der eines thermoplastischen
Harzes unabhängig von der Menge der Elastomerkomponenten äquivalent
ist.
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Nach
dem Mischen mit dem thermoplastischen Harz kann das oben beschriebene
Elastomer dynamisch gehärtet werden. Ein Härtungsmittel,
Härtungsassistent, die Härtungsbedingungen (Temperatur,
Zeit) und dergleichen während des dynamischen Härtens
können angemessen entsprechend der Zusammensetzung und
des zuzufügenden Elastomers bestimmt werden und sind nicht
besonders beschränkt.
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Als
Härtungsmittel kann ein allgemein erhältliches
Gummihärtungsmittel (Vernetzungsmittel) verwendet werden.
Spezifisch umfassen Beispiele eines Härtungsmittels auf
Schwefelbasis ein Schwefelpulver, ausgefällten Schwefel,
hochdispergierbaren Schwefel, oberflächenbehandelten Schwefel,
nicht-löslichen Schwefel, Dimorpholindisulfid und Alkylphenoldisulfid.
Ein solches Härtungsmittel kann beispielsweise in einer
Menge von ungefähr 0,5 bis 4 phr verwendet werden. „Phr” hierin
bedeutet Gew.-Teile pro 100 Gew.-Teile der Elastomerkomponente.
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Beispiele
eines Härtungsmittels auf organischer Peroxidbasis umfassen
Benzoylperoxid, t-Butylhydroperoxid, 2,4-Dichlorbenzoylperoxid,
2,5-Dimethyl-2,5-di(t-butylperoxy)hexan und 2,5-Dimethylhexan-2,5-di(peroxylbenzoat).
Ein solches Härtungsmittel auf organischer Peroxidbasis
kann in einer Menge von beispielsweise ungefähr 1 bis 20
phr verwendet werden.
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Weiterhin
umfassen Beispiele eines Härtungsmittels auf Phenolharzbasis
bromierte Alkylphenolharze und gemischte Vernetzungssysteme, umfassend
ein Alkylphenolharz mit einem Halogendonor wie Zinnchlorid und Chloropren.
Ein solches Härtungsmittel auf Phenolbasis kann in einer
Menge von beispielsweise 1 bis 20 phr verwendet werden.
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Beispiele
von anderen Härtungsmitteln umfassen Zinkweiß (ungefähr
5 phr), Magnesiumoxid (ungefähr 4 phr), Litharge (ungefähr
10 bis 20 phr), p-Chinondioxim, p-Dibenzoylchinondioxim, Tetrachlor-p-benzochinon,
Poly-p-dinitrosobenzol (ungefähr 2 bis 10 phr) und Methylendianilin
(ungefähr 0,2 bis 10 phr).
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Nach
Bedarf kann ein Härtungsbeschleuniger zugegeben werden.
Beispiele des Härtungsbeschleunigers sind Härtungsbeschleuniger
auf Aldehyd-Ammoniak-Basis, Guanidinbasis, Thiazolbasis, Sulfenamidbasis,
Thiurambasis, Dithiosäuresalzbasis und Thiuramstoffbasis,
die allgemein erhältlich sind. Ein solcher Härtungsbeschleuniger
kann in einer Menge von beispielsweise ungefähr 0,5 bis
2 phr verwendet werden.
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Spezifisch
umfasst ein Beispiel des Härtungsbeschleunigers auf Aldehyd-Ammoniak-Basis
Hexamethylentetramin. Ein Beispiel des Härtungsbeschleunigers
auf Guanidinbasis umfasst Diphenylguanidin. Beispiele des Härtungsbeschleunigers
auf Thiazolbasis umfassen Dibenzothiazyldisulfid (DM), 2-Mercaptobenzathiazol
und deren Zn-Salze und Cyclohexylaminsalze. Beispiele des Härtungsbeschleunigers
auf Sulfinamidbasis umfassen Cyclohexylbenzothiazylsulfenamid (CBS),
N-Oxydiethylenbenzothiazyl-2-sulfenamid, N-t-Butyl-2-benzothiazolsulfenamid
und 2-(Thymolpolynyldithio)benzothiazol. Beispiele des Härtungsbeschleunigers auf
Thiurambasis umfassen Tetramethylthiuramdisulfid (TMTD), Tetraethylthiuramdisulfid,
Tetramethylthiurammonosulfid (TMTM) und Dipentamethylenthiuramtetrasulfid.
Beispiele von Härtungsbeschleunigern auf Dithiosäuresalzbasis
umfassen Zn-Dimethyldithiocarbamat, Zn-Diethyldithiocarbamat, Zn-Di-n-butyldithiocarbamat,
Zn-Ethylphenyldithiocarbamat, Te-Diethyldithiocarbamat, Cu-Dimethyldithiocarbamat,
Fe-Dimethyldithiocarbamat und Pipecolinpipecolyldithiocarbamat.
Beispiele des Härtungsbeschleunigers auf Thioharnstoffbasis umfassen
Ethylenthioharnstoff und Diethylthioharnstoff.
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Zusätzlich
kann ein Härtungsbeschleunigerhilfstoff, der allgemein
für einen Kautschuk verwendet wird, verwendet werden. Beispielsweise
können Zinkweiß (ungefähr 5 phr), Stearinsäure, Ölsäure
und deren Zn-Salze (ungefähr 2 bis 4 phr) oder dergleichen
verwendet werden.
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Ein
Verfahren zur Erzeugung der thermoplastischen Elastomerzusammensetzung
ist das folgende. Das thermoplastische Harz und das Elastomer (ungehärtet
im Fall des Kautschuks) werden vorher durch einen Biaxialkneter/Extruder
oder dergleichen schmelzgeknetet. Das Elastomer wird als Dispergierphase
(Domäne) im thermoplastischen Harz, das eine kontinuierliche
Phase (Matrix) bildet, dispergiert. Wenn das Elastomer gehärtet
wird, kann ein Härtungsmittel während des Knetverfahrens
zugegeben werden, um das Elastomer dynamisch zu Härten.
Obwohl die verschiedenen Vermischungsmittel (mit Ausnahme des Härtungsmittels)
zum thermoplastischen Harz oder dem Elastomer während des
Knetvorgangs zugegeben werden können, ist es bevorzugt,
die Vermischungsmittel vor dem Knetvorgang vorher zu vermischen.
Der zum Kneten des thermoplastischen Harzes und des Elastomers verwendete
Kneter ist nicht besonders beschränkt. Ein Schraubenextruder,
Kneter, Banbury-Mischer, Biaxialkneter/Extruder oder dergleichen
kann als Kneter verwendet werden. Unter diesen wird ein Biaxialkneter/Extruder
bevorzugt zum Kneten des thermoplastischen Harzes und des Elastomers
und zum dynamischen Härten des Elastomers verwendet. Weiterhin
können zwei oder mehrere Arten von Knetern verwendet werden,
um aufeinanderfolgend das thermoplastische Harz und das Elastomer zu
kneten. Als Bedingungen für das Schmelzkneten sollte die
Temperatur eine Temperatur einnehmen, bei der das thermoplastische
Harz schmilzt, oder eine höhere Temperatur sein. Die Scherrate
beim Knetzeitpunkt ist bevorzugt 1000 bis 7500 s–1.
Die gesamte Knetzeit ist 30 Sekunden bis 10 Minuten. Wenn das Härtungsmittel zugegeben
wird, ist die Härtungszeit nach der Zugabe bevorzugt 15
Sekunden bis 5 Minuten. Die Polymerzusammensetzung, hergestellt
durch das obige Verfahren, kann zu einer gewünschten Form
durch ein allgemein angewandtes Verfahren zum Bilden eines thermoplastischen
Harzes wie Spritzguss und Extrusionsformen geformt werden.
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Bei
dem pneumatischen Reifen T mit niedrigem Geräusch gemäß dieser
Erfindung können die konvexen Bereiche wie folgt angeordnet
werden. Spezifisch können die konvexen Bereiche 5 gerade
zur Erstreckung in der Reifenbreitenrichtung, wie in 4A gezeigt,
gebildet werden. Alternativ können die konvexen Bereiche 5 etwas
geneigt zur Reifenbreitenrichtung gebildet werden, wie in 4B gezeigt
ist. Weiterhin können, wie in 4C veranschaulicht
ist, andere konvexe Bereiche von 5x, die sich in einer
Reifenumfangsrichtung T erstrecken, zusätzlich zu den konvexen
Bereichen 5 gebildet werden, die in 4A gezeigt
sind, um hierdurch die geräuschreduzierende Wirkung zu
verstärken. Obwohl 4C veranschaulicht,
dass die konvexen Bereiche 5 und die anderen konvexen Bereiche 5x voneinander
bei bestimmten Intervallen getrennt angeordnet sind, können
die konvexen Bereiche 5 und die anderen konvexen Bereiche 5x zu
einem Gittermuster gebildet werden, bei dem die beiden konvexen
Bereiche miteinander verbunden werden.
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Wie
in 4D veranschaulicht, können weiterhin
die konvexen Bereiche 5 jeweils zu einer solchen Form geformt
werden, dass der konvexe Bereich 5 so gebogen ist, dass
er einen Scheitel 5a in einem zentralen Bereich des konvexen
Bereiches 5 in der Reifenbreitenrichtung aufweist. Auf
diese Weise wird verhindert, dass der konvexe Bereich 5 in
Richtung zur Reifeninnenoberfläche fällt, selbst
wenn der Reifen für hohe Geschwindigkeiten verwendet wird.
Demzufolge löschen sich Hohlraumresonanzklänge,
die im Inneren des Reifens erzeugt werden, effizient gegenseitig
aus. Es ist zu beachten, dass die Intervalle zwischen zwei benachbarten
konvexen Bereichen 5, 5 in der Reifenumfangsrichtung
T in den 4A bis 4D gleichermaßen
wie oben beschrieben oder regulär oder irregulär
unterschiedlich eingestellt werden können.
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Zusätzlich
ist das Material zum Bilden der oben beschriebenen anderen konvexen
Bereiche 5x in der 4C bevorzugt
gleichermaßen wie bei den konvexen Bereichen 5 ein
thermoplastisches Harz oder eine thermoplastische Elastomerzusammensetzung,
gebildet durch Mischen des thermoplastischen Harzes mit einem Elastomer.
Weiterhin ist die vorstehende Höhe des konvexen Bereiches 5x bevorzugt
auf 1,5 bis 20 mm gleichermaßen wie der konvexe Bereich 5 eingestellt.
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Der
pneumatische Reifen T mit niedrigem Geräusch gemäß dieser
Erfindung wird durch die unten beschriebenen Verfahren hergestellt.
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In
einem ersten Herstellungsverfahren ist das Material einer inneren
Auskleidungsschicht 4 das gleiche wie bei den konvexen
Bereichen 5. Wie in 5 gezeigt
ist, sind gefaltete Bereiche 12 intermittierend bei multiplen
Punkten in einer longitudinalen Richtung eines Filmes 11 aus
einem thermoplastischen Harz oder einer thermoplastischen elastomeren
Zusammensetzung gebildet, die durch Mischen des thermoplastischen Harzes
mit einem Elastomer erzeugt ist. Jeder gefaltete Bereich 12 hat
einen U-förmigen Querschnitt in einer Breitenrichtung des
Filmes 11. Die gefalteten Bereiche 12 unterscheiden
sich voneinander bezüglich der Faltungshöhe. Dann
wird der Film 11 als ein inneres Auskleidungsmaterial auf
eine Erzeugungstrommel 13 derart gewickelt, dass die gefalteten
Bereiche 12 auf der Innenseite des Filmes 11 gefaltet
sind. Anschließend wird ein ungehärteter Reifen
gebildet und dieser ungehärtete Reifen wird härtungsgeformt.
Danach wird, wie in 6 gezeigt ist, der gefaltete
Bereich 12 in Richtung zur Mitte in einer Reifenradialrichtung
angehoben. Somit wird ein pneumatische Reifen T mit niedrigem Geräusch,
umfassend die konvexen Bereiche 5 auf einer Reifeninnenwandoberfläche
erhalten.
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In
dem somit erhaltenen pneumatischen Reifen T mit niedrigem Geräusch
sind die konvexen Bereiche 5 und die Innenauskleidungsschicht 4 aus
dem gleichen Material erzeugt. Somit ist es möglich, die
Herstellung des pneumatischen Reifens T mit geringem Geräusch
zu vereinfachen, ohne einen komplizierten Verbindungsschritt durchzuführen,
einschließlich den konvexen Bereichen 5, die auf
der Reifeninnenwandoberfläche angeordnet sind und die sich
nicht von der Reifeninnenwandoberfläche selbst nach einer
ausgedehnten Verwendungsperiode ablösen.
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Gemäß einem
zweiten Herstellungsverfahren unterscheidet sich das Material einer
Innenauskleidungsschicht 4 von dem der konvexen Bereiche 5.
Wie in 7 gezeigt ist, sind gefaltete Bereiche 12' intermittierend
an multiplen Punkten in einer Longitudinalrichtung des Filmes 11' aus
einem thermoplastischen Harz oder einer thermoplastischen Elastomerzusammensetzung
gebildet, die durch Mischen des thermoplastischen Harzes mit einem
Elastomer gebildet ist. Jeder der gefalteten Bereiche 12' hat
einen U-förmigen Querschnitt in einer Breitenrichtung des
Filmes 11'. Die gefalteten Bereiche 12' sind voneinander
bezüglich der Faltungshöhe verschieden. Dann wird
der Film 11' auf der Erzeugungstrommel 13, die
in 5 gezeigt ist, so gewickelt, dass die gefalteten
Bereiche 12' auf der Innenseite des Filmes 11' gefaltet
sind. Anschließend wird ein Innenauskleidungsmaterial auf
der äußeren Umgebungsoberfläche des Filmes 11' gewickelt.
Dann wird ein ungehärteter Reifen gebildet, und dieser
ungehärtete Reifen wird durch Härtung geformt.
Danach wird wie oben bei 6 beschrieben, dafür
gesorgt, dass der gefaltete Bereich 12' sich in Richtung
zur Mitte in einer Reifenradialrichtung erhebt. Somit wird ein pneumatischer
Reifen T mit geringem Geräusch, umfassend die konvexen
Bereiche 5 auf einer Reifeninnenwandoberfläche,
erhalten.
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Gemäß einem
dritten Herstellungsverfahren wird ein Film, der konvexe Bereiche 5 hat
und aus einem thermoplastischen Harz oder einer thermoplastischen
Elastomerzusammensetzung erzeugt ist, die durch Mischen des thermoplastischen
Harzes mit einem Elastomer gebildet ist, auf einer gehärteten
Reifeninnenwandoberfläche vorgesehen. Somit wird ein pneumatischer
Reifen T mit niedrigem Geräusch, umfassend den konvexen
Bereich 5 auf der Reifeninnenwandoberfläche, erhalten.
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In
dem pneumatischen Reifen T mit niedrigem Geräusch, erhalten
gemäß dem oben beschriebenen ersten oder zweiten
Herstellungsverfahren, sind die konvexen Bereiche 5 auf
der Reifeninnenwandoberfläche in der Stufe der Bildung
des ungehärteten Reifens gebildet. Daher ist es möglich,
die Herstellung des pneumatischen Reifens T mit niedrigem Geräusch
einfach ohne einen komplizierten Verbindungsschritt herzustellen.
Demzufolge ist diese Erfindung in großem Umfang als Technologie
zur Verminderung eines Resonanzklangs in einem Hohlraumbereich des
pneumatischen Reifens anwendbar.
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Beispiele
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Reifen
gemäß dieser Erfindung (Beispiele 1, 2), Vergleichsreifen
(Vergleichsbeispiele 1, 2) und ein konventioneller Reifen (konventionelles
Beispiel) wurden hergestellt, wobei jeder Reifen eine Reifengröße
von 215/55R17 hat. Bei dem konventionellen Reifen (konventionelles
Beispiel) wurden keine konvexen Bereiche auf einer Reifeninnenwandoberfläche
gebildet. In jedem Reifen der Beispiele und der Vergleichsbeispiele
wurden konvexe Bereiche bei gleichen Intervallen auf einem Reifenumfang
bei 24 Punkten eines Bereiches gebildet, der durch W angezeigt ist
und sich entlang einer Reifeninnenwandoberfläche erstreckt,
wie in 1 gezeigt ist. Die Reifen der Beispiele und der
Vergleichsbeispiele unterscheiden sich voneinander bezüglich
der Beschreibung der konvexen Bereiche (Anordnungen, Zahl der Arten
von vorstehenden Höhen und vorstehende Höhen)
wie in Tabelle 1 gezeigt ist.
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Es
ist zu beachten, dass die Reifen dieser Erfindung und die Vergleichsreifen,
die konvexe Bereiche aufwiesen, die jeweils eine Dicke T von 300 μm
haben. In jedem Reifen gemäß dieser Erfindung
hatten unter den 24 konvexen Bereichen Gruppen, jeweils bestehend aus
8 konvexen Bereichen bei Beispiel 1 und Gruppen, jeweils aus 6 konvexen
Bereichen bei Beispiel 2, die gleichen vorstehenden Höhen.
Diese konvexen Bereiche wurden in einer Reifenumfangsrichtung statistisch
angeordnet. Darüber hinaus wurden in Beispiel 2 und Vergleichsbeispiel
2 andere konvexe Bereiche, die sich in der Reifenumfangsrichtung
erstrecken, gebildet, und jeder der anderen konvexen Bereiche hatte
eine vorstehende Höhe von 2,5 mm (gleichmäßig).
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Jeder
dieser fünf Arten von Reifen wurde auf ein Rad mit einer
Größe von 17 × 7 JJ befestigt, und der Reifendruck
des Reifens wurde auf 230 kPA eingestellt. Die Reifenanordnungen
mit jedem so erhaltenen Typ wurden als Vorder- und Rückräder
mit einem Auto mit einem Motorhubraum von 3000 cm
3 befestigt.
Ein Mikrofon wurde an einer Position an der Fensterseite des Fahrersitzes
im Wageninneren installiert, so dass das Mikrofon in der Nähe
eines Ohrs eines Fahrers lokalisiert war. Das Auto wurde auf einer
groben Straßenoberfläche mit einer Durchschnittsgeschwindigkeit
von 60 km/h gefahren, zum Messen eines Geräusches (dB)
im Wageninneren. Der Wert in einem Frequenzbereich bei etwa 230
Hz des Geräusches (dB) im Wageninneren wurde in der Tabelle
1 mit dem Wert des konventionellen Reifens als Referenz aufgezeichnet.
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Wie
aufgrund von Tabelle 1 ersichtlich ist, wird gemäß dem
Reifen dieser Erfindung das Geräusch in einem Frequenzbereich
bei etwa 230 Hz im Wageninneren im Vergleich zum Konventionellen
Reifen und den Vergleichsreifen reduziert.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - JP 5-294102 [0003]
- - JP 2007-62541 [0004, 0005]
