DE102012208873A1

DE102012208873A1 - Luftreifen

Info

Publication number: DE102012208873A1
Application number: DE102012208873A
Authority: DE
Inventors: Atsushi Tanno; Noboru Takada; Yuji Sato; Jun Matsuda; Yuji Kodama; Susumu Imamiya
Original assignee: Yokohama Rubber Co Ltd
Current assignee: Yokohama Rubber Co Ltd
Priority date: 2011-05-27
Filing date: 2012-05-25
Publication date: 2012-11-29
Also published as: US20150165820A1; CN104589925B; CN104589925A; US9873289B2; US8991458B2; US20120298279A1; CN102795058A; CN102795058B

Abstract

Es wird eine Struktur bereitgestellt, durch die der Rollwiderstand eines Luftreifens reduziert werden kann und die Steifigkeit erhöht werden kann. Der Luftreifen 1 weist auf: eine zylindrische ringförmige Struktur (10), eine Kautschukschicht (11), die zu einem Laufflächenabschnitt wird und entlang einer Umfangsrichtung der ringförmigen Struktur auf einer Außenseite der ringförmigen Struktur (10) bereitgestellt ist, einen Karkassenabschnitt (12, der auf mindestens beiden Seiten in Breitenrichtung der zylindrischen Struktur (2), die die ringförmige Struktur (10) und die Kautschukschicht (11) aufweist, bereitgestellt ist, und einen Verlängerungsabschnitt 10E, der von beiden Seiten in Breitenrichtung der ringförmigen Struktur (10) weiter nach außen in Breitenrichtung verläuft als ein Bodenkontaktrand (CT) auf der Außenseite in Breitenrichtung des Laufflächenabschnitts und der in einer Mehrzahl auf beiden Seiten in Breitenrichtung entlang der Umfangsrichtung der ringförmigen Struktur (10) bereitgestellt ist.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Luftreifen.
Hintergrund
Das Verringern des Rollwiderstands eines Luftreifens ist nützlich im Hinblick auf das Verbessern des Kraftstoffverbrauchs eines Fahrzeugs. Es bestehen Methoden zum Verringern des Rollwiderstands eines Reifens, wie z. B. die Verwendung eines silicahaltigen Kautschuks für die Lauffläche.
Dokumente des Stands der Technik

Nichtpatentdokument 1: Recent Technical Trends in Tires, Akimasa DOI, Journal of the Society of Rubber Industry, Sept. 1998, Bd. 71, S. 588–594

Zusammenfassung der Erfindung
Durch die Erfindung zu lösendes Problem
Während die Methode zum Verringern des Rollwiderstands von Luftreifen, die im Nichtpatentdokument 1 beschrieben ist, eine Verbesserung des Materials darstellt, ist es ebenfalls möglich, durch Modifizieren der Struktur des Luftreifens den Rollwiderstand zu verringern und die Lenkstabilität zu verbessern. Während die Methode zum Verringern des Rollwiderstands von Luftreifen, die im Nichtpatentdokument 1 beschrieben ist, eine Verbesserung des Materials darstellt, ist es ebenfalls möglich, durch Modifizieren der Struktur des Luftreifens den Rollwiderstand zu verringern und die Kurvensteifigkeit sicherzustellen.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist das Reduzieren des Rollwiderstands eines Luftreifens und außerdem das Bereitstellen einer Struktur, durch die die Lenkstabilität verbessert werden kann, und/oder das Bereitstellen einer Struktur, durch die die Kurvensteifigkeit sichergestellt werden kann.
Mittel zum Lösen des Problems
Die vorliegende Erfindung ist ein Luftreifen, aufweisend: eine zylindrische ringförmige Struktur, eine Kautschukschicht, die zu einem Laufflächenabschnitt wird und entlang einer Umfangsrichtung der ringförmigen Struktur auf einer Außenseite der ringförmigen Struktur bereitgestellt ist, einen Karkassenabschnitt, der mit Kautschuk bedeckte Fasern aufweist und auf mindestens beiden Seiten in Breitenrichtung der zylindrischen Struktur, die die ringförmige Struktur und die Kautschukschicht aufweist, bereitgestellt ist, und einen Verlängerungsabschnitt, der von beiden Seiten in Breitenrichtung der ringförmigen Struktur weiter nach außen in Breitenrichtung verläuft als ein Bodenkontaktrand auf der Außenseite in Breitenrichtung des Laufflächenabschnitts und der in einer Mehrzahl auf beiden Seiten in Breitenrichtung entlang der Umfangsrichtung der ringförmigen Struktur bereitgestellt ist.
In der vorliegenden Erfindung ist der Verlängerungsabschnitt bei Betrachtung als Meridianquerschnitt vorzugsweise entlang eines Abschnitts des Karkassenabschnitts angeordnet.
In der vorliegenden Erfindung weist der Luftreifen vorzugsweise auf: ein Paar Reifenwulstabschnitte, die ein Paar Reifenwulstdrähte auf einer Innenseite in Radialrichtung und an einem Abschnitt, an dem der Reifen an der Felge des Rads befestigt ist, und einen Wulstfüller, der auf einer Außenseite in Radialrichtung des Reifenwulstabschnitts angeordnet ist, aufweisen. Der Verlängerungsabschnitt ist vorzugsweise an einer Außenseite in Breitenrichtung der Reifenwulstdrähte zurückgeschlagen und verläuft zu einer Innenseite in Breitenrichtung des Wulstfüllers.
In der vorliegenden Erfindung beträgt eine Abmessung in Umfangsrichtung des Verlängerungsabschnitts bei einer Position, wo der Verlängerungsabschnitt mit der ringförmigen Struktur verbunden ist, vorzugsweise nicht weniger als ein Wert 1/800 und nicht mehr als ein Wert 1/30 einer Abmessung in Umfangsrichtung der ringförmigen Struktur.
Die vorliegende Erfindung ist ein Luftreifen aufweisend: eine zylindrische ringförmige Struktur, eine Kautschukschicht, die zu einem Laufflächenabschnitt wird und entlang einer Umfangsrichtung der ringförmigen Struktur auf einer Außenseite der ringförmigen Struktur bereitgestellt ist, und einen Karkassenabschnitt, der mit Kautschuk bedeckte Fasern aufweist und auf mindestens beiden Seiten in Breitenrichtung der zylindrischen Struktur, die die ringförmige Struktur und die Kautschukschicht aufweist, bereitgestellt ist. Ein Verhältnis ta/tb beträgt nicht weniger als 0 und nicht mehr als 0,7, wobei ta eine kleinste Dicke der Kautschukschicht in einer Richtung senkrecht zu einer Oberfläche auf der Außenseite in Radialrichtung oder zu einer erweiterten Ebene der Oberfläche auf der Außenseite in Radialrichtung der ringförmigen Struktur ist, in einem ersten Bereich 10 mm nach außen in Breitenrichtung und 10 mm nach innen in Breitenrichtung, zentriert an einem Rand auf der Außenseite in Breitenrichtung der ringförmigen Struktur; und tb eine größte Dicke der Kautschukschicht in einer Richtung senkrecht zur Oberfläche auf der Außenseite in Radialrichtung der ringförmigen Struktur ist, in einem zweiten Bereich, der ein Bereich ist, der mehr zu der Innenseite in Breitenrichtung hin liegt als der erste Bereich.
In der vorliegenden Erfindung weist eine Umrissform eines Meridianquerschnitts des Laufflächenabschnitts in einem Meridianquerschnitt des Laufflächenabschnitts, wenn der Luftreifen auf einen vorgegebenen Luftdruck befüllt ist, vorzugsweise einen Bogen, der zu einer Innenseite des Luftreifens vertieft ist, in einem Bereich von einem Rand der ringförmigen Struktur auf der Außenseite in Breitenrichtung bis 15 mm zur Außenseite in Breitenrichtung hin, auf.
In der vorliegenden Erfindung beträgt in einem Meridianquerschnitt ein kürzester Abstand vom Rand auf der Außenseite in Breitenrichtung der ringförmigen Struktur zu der Umrisslinie des Laufflächenabschnitts vorzugsweise nicht weniger als 0,5 mm und nicht mehr als 10 mm.
In der vorliegenden Erfindung ist die ringförmige Struktur vorzugsweise in die Kautschukschicht eingebettet und liegt an einer Oberfläche auf einer Außenseite in Radialrichtung der Kautschukschicht nicht frei.
In der vorliegenden Erfindung sind eine Außenseite der Kautschukschicht und die Außenseite der ringförmigen Struktur, außer einem Rillenabschnitt der Kautschukschicht, vorzugsweise parallel zu einer Mittelachse.
Wirkung der Erfindung
Die vorliegende Erfindung erzielt eine Reduzierung des Rollwiderstands eines Luftreifens und stellt zudem eine Struktur bereit, durch die die Lenkstabilität verbessert werden kann, und/oder stellt eine Struktur bereit, durch die die Kurvensteifigkeit sichergestellt werden kann.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
1 ist eine Meridianquerschnittsansicht eines Reifens gemäß einer ersten Ausführungsform.
2 ist eine perspektivische Ansicht einer im Reifen gemäß der ersten Ausführungsform enthaltenen ringförmigen Struktur.
3 ist eine Draufsicht der im Reifen gemäß der ersten Ausführungsform enthaltenen ringförmigen Struktur.
4 ist eine vergrößerte Ansicht eines im Reifen gemäß der ersten Ausführungsform enthaltenen Karkassenabschnitts.
5 ist eine Meridianquerschnittsansicht der ringförmigen Struktur und einer Kautschukschicht.
6 ist eine Meridianquerschnittsansicht eines Reifens gemäß einem Modifikationsbeispiel der ersten Ausführungsform.
7 ist eine Draufsicht der ringförmigen Struktur, die einen Verlängerungsabschnitt gemäß einem Modifikationsbeispiel der ersten Ausführungsform aufweist.
8 ist eine Draufsicht der ringförmigen Struktur, die einen Verlängerungsabschnitt gemäß einem Modifikationsbeispiel der ersten Ausführungsform aufweist.
9 ist eine Draufsicht der ringförmigen Struktur, die einen Verlängerungsabschnitt gemäß einem Modifikationsbeispiel der ersten Ausführungsform aufweist.
10 ist eine Meridianquerschnittsansicht eines Reifens gemäß einer zweiten Ausführungsform.
11-1 ist eine perspektivische Ansicht einer im Reifen gemäß der zweiten Ausführungsform enthaltenen ringförmigen Struktur.
11-2 ist eine Draufsicht der im Reifen gemäß der zweiten Ausführungsform enthaltenen ringförmigen Struktur.
12 ist eine vergrößerte Ansicht eines im Reifen gemäß der ersten Ausführungsform enthaltenen Karkassenabschnitts.
13 ist eine Meridianquerschnittsansicht, die einen Außenseitenrand in Breitenrichtung des Reifens gemäß der zweiten Ausführungsform veranschaulicht.
14 ist eine Meridianquerschnittsansicht, die einen Außenseitenrand in Breitenrichtung des Reifens gemäß einem Vergleichsbeispiel veranschaulicht.
15 ist eine Meridianquerschnittsansicht, die einen Außenseitenrand in Breitenrichtung des Reifens gemäß einem anderen Beispiel der zweiten Ausführungsform veranschaulicht.
16 ist eine Meridianquerschnittsansicht, die einen Außenseitenrand in Breitenrichtung des Reifens gemäß einem weiteren Beispiel der zweiten Ausführungsform veranschaulicht.
17 ist eine Meridianquerschnittsansicht, die einen Außenseitenrand in Breitenrichtung des Reifens gemäß der zweiten Ausführungsform veranschaulicht.
18 ist eine Meridianquerschnittsansicht, die einen Außenseitenrand in Breitenrichtung des Reifens gemäß dem Vergleichsbeispiel veranschaulicht.
19-1 ist eine Meridianquerschnittsansicht, die ein Beispiel veranschaulicht, in dem der Reifen gemäß der zweiten Ausführungsform auf einen LT-Reifen angewendet wird.
19-2 ist eine Meridianquerschnittsansicht, die ein Beispiel veranschaulicht, in dem der Reifen gemäß der zweiten Ausführungsform auf einen LT-Reifen angewendet wird.
19-3 ist eine Meridianquerschnittsansicht, die ein Beispiel veranschaulicht, in dem der Reifen gemäß der zweiten Ausführungsform auf einen LT-Reifen angewendet wird.
20-1 ist eine Meridianquerschnittsansicht, die ein Beispiel veranschaulicht, in dem der Reifen gemäß der zweiten Ausführungsform auf einen TB-Reifen angewendet wird.
20-2 ist eine Meridianquerschnittsansicht, die ein Beispiel veranschaulicht, in dem der Reifen gemäß der zweiten Ausführungsform auf einen TB-Reifen angewendet wird.
Detaillierte Beschreibung
Formen der vorliegenden Erfindung (Ausführungsformen) sind mit Bezug auf die Zeichnungen nachstehend ausführlich beschrieben. Jedoch ist die vorliegende Erfindung nicht auf die in den Ausführungsformen aufgeführten Beschreibungen beschränkt. Außerdem schließen die nachstehend beschriebenen Bestandteile jene Bestandteile ein, die ein Fachmann problemlos ersinnen könnte, Bestandteile, die im Wesentlichen identisch mit den hierin beschriebenen sind, und Bestandteile, die in einem äquivalenten Bereich davon liegen. Außerdem können die nachstehend beschriebenen Bestandteile nach Bedarf miteinander kombiniert werden. Des Weiteren können verschiedene Auslassungen, Ersetzungen und Änderungen der Bestandteile innerhalb des Geltungsbereich der Ausführungsform vorgenommen werden.
Wird exzentrische Verformung bis zu ihrem Grenzwert erhöht, um den Rollwiderstand eines Luftreifens (nachfolgend je nach Bedarf als ”Reifen” bezeichnet) zu verringern, nimmt der Bodenkontaktbereich zwischen dem Reifen und einer Straßenoberfläche ab und der Bodenkontaktdruck wird erhöht. Demzufolge nimmt der viskoelastische Energieverlust aufgrund von Verformungen eines Laufflächenabschnitts zu, was wiederum einen erhöhten Rollwiderstand nach sich zieht. Die Erfinder der vorliegenden Erfindung richteten ihre Aufmerksamkeit auf diesen Punkt und versuchten, den Rollwiderstand zu verringern und die Lenkstabilität zu erhöhen, indem der Bodenkontaktbereich zwischen dem Reifen und der Straßenoberfläche sichergestellt wird und exzentrische Verformung beibehalten wird. Exzentrische Verformung ist eine eindimensionale Verformungsart, bei der ein Laufflächenring (Zenitbereich) des Reifens vertikal verlagert wird, während die runde Form des Reifens beibehalten wird. Zum Sicherstellen des Bodenkontaktbereichs zwischen dem Reifen und der Straßenoberfläche sowie zum Beibehalten einer exzentrischen Verformung wird bei dem Reifen gemäß dieser Ausführung zum Beispiel eine Struktur verwendet, die eine zylindrische ringförmige Struktur aufweist, welche aus einer dünnen Metallplatte hergestellt ist. Eine Kautschukschicht wird entlang einer Umfangsrichtung der ringförmigen Struktur an einer Außenseite der ringförmigen Struktur bereitgestellt. Diese Kautschukschicht bildet den Laufflächenabschnitt des Reifens.
Erste Ausführungsform
1 ist eine Meridianquerschnittsansicht eines Reifens gemäß der ersten Ausführungsform. 2 ist eine perspektivische Ansicht einer im Reifen gemäß der ersten Ausführungsform enthaltenen ringförmigen Struktur. 3 ist eine Draufsicht der im Reifen gemäß der ersten Ausführungsform enthaltenen ringförmigen Struktur. Wie in 1 dargestellt, ist der Reifen 1 eine ringförmige Struktur. Eine Achse, die durch den Mittelpunkt der ringförmigen Struktur verläuft, ist eine Mittelachse (Y-Achse) des Reifens 1. Bei Gebrauch wird das Innere des Reifens 1 mit Luft befüllt.
Der Reifen 1 dreht sich, wobei die Mittelachse (Y-Achse) als Drehachse dient. Die Y-Achse ist die Mittelachse und die Drehachse des Reifens 1. Eine X-Achse ist eine senkrecht zur Y-Achse (der Mittelachse (Drehachse) des Reifens 1) verlaufende Achse und verläuft parallel zu einer Straßenoberfläche, mit der Reifen 1 Bodenkontakt hat. Eine Z-Achse ist eine senkrecht zur Y-Achse und zur X-Achse verlaufende Achse. Eine parallel zur Y-Achse verlaufende Richtung ist eine Breitenrichtung des Reifens 1. Eine Richtung, die die Y-Achse kreuzt und senkrecht zur Y-Achse verläuft, ist eine Radialrichtung des Reifens 1. Außerdem ist eine Umfangsrichtung, die an der Y-Achse zentriert ist, eine Umfangsrichtung des Luftreifens 1.
Wie in 1 dargestellt, weist der Reifen 1 eine zylindrische ringförmige Struktur 10, eine Kautschukschicht 11 und einen Karkassenabschnitt 12 auf. Die ringförmige Struktur 10 ist ein zylindrisches Element. Die Kautschukschicht 11 wird entlang der Umfangsrichtung der ringförmigen Struktur 10 auf einer Oberfläche 10so auf der Außenseite in Radialrichtung der ringförmigen Struktur 10 bereitgestellt und bildet den Laufflächenabschnitt des Reifens 1. Wie in 4 dargestellt, weist der Karkassenabschnitt 12 Fasern 12F, die mit Kautschuk 12R bedeckt sind, auf. In dieser Ausführungsform ist, wie in 1 dargestellt, der Karkassenabschnitt 12 an einer Innenseite in Radialrichtung der ringförmigen Struktur 10 vorhanden und verbindet beide Wulstabschnitte 13. Anders ausgedrückt ist der Karkassenabschnitt 12 zwischen beiden Wulstabschnitten 13 und 13 durchgehend. Es gilt zu beachten, dass, obgleich der Karkassenabschnitt 12 an beiden Seiten in Breitenrichtung der ringförmigen Struktur 10 bereitgestellt ist, der Karkassenabschnitt 12 zwischen den beiden Wulstabschnitten 13 und 13 nicht durchgängig sein muss. Daher ist es, wie in 1 dargestellt, ausreichend, wenn der Karkassenabschnitt 12 an beiden Seiten in der Richtung (der Breitenrichtung) parallel zur Mittelachse (Y-Achse) der zylindrischen Struktur 2, die zumindest die ringförmige Struktur 10 und die Kautschukschicht 11 aufweist bereitgestellt ist.
Bei dem Reifen 1 weisen in einem Meridianquerschnitt der Struktur 2 eine Außenseite 11so (Laufflächenoberfläche des Reifens 1) der Kautschukschicht 11 und die Oberfläche 10so auf der Außenseite in Radialrichtung der ringförmigen Struktur 10, außer bei Abschnitten, bei denen eine Rille S in der Laufflächenoberfläche ausgebildet ist, vorzugsweise die gleiche Form auf und sind parallel (einschließlich Aufmaß und Toleranz).
Die in 2 und 3 dargestellte ringförmige Struktur 10 ist eine Metallstruktur. Anders ausgedrückt wird die ringförmige Struktur 10 aus einem Metallmaterial gefertigt. Das für die ringförmige Struktur 10 verwendete Metallmaterial weist vorzugsweise eine Zugfestigkeit von nicht weniger als 450 N/m² und nicht mehr als 2.500 N/m², mehr bevorzugt nicht weniger als 600 N/m² und nicht mehr als 2.400 N/m² und noch mehr bevorzugt nicht weniger als 800 N/m² und nicht mehr als 2.300 N/m² auf. Wenn die Zugfestigkeit innerhalb des vorstehend beschriebenen Bereichs liegt, kann eine ausreichende Festigkeit und Steifigkeit der ringförmigen Struktur 10 sichergestellt werden und eine erforderliche Zähigkeit davon kann gewährleistet werden. Es ist ausreichend, dass die Zugfestigkeit des Metallmaterials, welches für die ringförmige Struktur 10 verwendet werden kann, innerhalb des vorstehend beschriebenen Bereichs liegt, vorzugsweise jedoch wird Federstahl, hochfester Stahl, Edelstahl oder Titan (einschließlich Titanlegierungen) verwendet. Von diesen wird Edelstahl bevorzugt, weil Edelstahl eine hohe Korrosionsbeständigkeit aufweist und Edelstahl mit einer Zugfestigkeit innerhalb des vorstehend beschriebenen Bereichs einfach zu erhalten ist.
Ein Druckwiderstandsparameter wird als Produkt aus der Zugfestigkeit (MPa) und der Dicke (mm) der ringförmigen Struktur 10 definiert. Der Druckwiderstandsparameter ist ein Parameter, mit dem der Widerstand gegenüber dem Innendruck des Gases (z. B. Luft, Stickstoff oder dergleichen), mit dem der Reifen 1 befüllt ist, gemessen wird. Der Druckwiderstandsparameter wird so eingestellt, dass er nicht weniger als 200 und nicht mehr als 1.700 beträgt und vorzugsweise nicht weniger als 250 und nicht mehr als 1.600. Liegt er innerhalb dieses Bereichs, kann der maximale Gebrauchsdruck des Reifens 1 sichergestellt werden und ausreichende Sicherheit kann gewährleistet werden. Außerdem ist es innerhalb des vorstehend beschriebenen Bereichs nicht erforderlich, die Dicke der ringförmigen Struktur 10 zu erhöhen, und es ist ebenfalls nicht erforderlich, ein Material mit hoher Bruchfestigkeit zu verwenden, was bei der Massenherstellung bevorzugt wird. Beständigkeit gegenüber wiederholtem Biegen kann für die ringförmige Struktur 10 sichergestellt werden, weil es nicht erforderlich ist, die Dicke der ringförmigen Struktur 10 zu erhöhen. Außerdem können die ringförmige Struktur 10 und der Reifen 1 unter geringen Kosten hergestellt werden, weil es nicht erforderlich ist, ein Material mit hoher Bruchfestigkeit zu verwenden. Bei Verwendung als ein Personenkraftwagen-Reifen (PKW-Reifen) beträgt der Druckwiderstandsparameter vorzugsweise nicht weniger als 200 und nicht mehr als 1.000 und mehr bevorzugt nicht weniger als 250 und nicht mehr als 950. Bei Verwendung als ein Leichtlastwagen-Reifen (LT-Reifen) beträgt der Druckwiderstandsparameter vorzugsweise nicht weniger als 300 und nicht mehr als 1.200 und mehr bevorzugt nicht weniger als 350 und nicht mehr als 1.100. Bei Verwendung als ein LKW-/Busreifen (TB-Reifen) beträgt der Druckwiderstandsparameter vorzugsweise nicht weniger als 500 und nicht mehr als 1.700, und mehr bevorzugt nicht weniger als 600 und nicht mehr als 1.600.
Beim Herstellen der ringförmigen Struktur 10 aus Edelstahl wird vorzugsweise ein martensitischer Edelstahl der Klasse JIS G4303 (Japanische Industrienorm), ferritischer Edelstahl, austenitischer Edelstahl, austenitisch-ferritischer Zweiphasen-Edelstahl, oder ausscheidungsgehärteter Edelstahl eingesetzt. Durch das Verwenden eines solchen Edelstahls wird eine ringförmige Struktur 10 mit überlegender Zugfestigkeit und Zähigkeit erzielt. Außerdem wird von den vorstehend beschriebenen Edelstahlen der ausscheidungsgehärtete Edelstahl (SUS631 bzw. SUS632J1) mehr bevorzugt.
Die ringförmige Struktur 10 weist eine Mehrzahl von Durchgangslöchern auf, die eine Innenumfangsoberfläche und einen Außenumfang davon durchdringen. Die Kautschukschicht 11 ist an der Außenseite in der Radialrichtung und/oder der Innenseite in Reifenradialrichtung der ringförmigen Struktur 10 angebracht. Die Kautschukschicht 11 ist mittels chemischer Bindung mit der ringförmigen Struktur 10 an der ringförmigen Struktur 10 angebracht. Die Durchgangslöcher bewirken eine Verstärkung der physikalischen Bindung zwischen der ringförmigen Struktur 10 und der Kautschukschicht 11. Deshalb wird die Bindungsfestigkeit mit der Kautschukschicht 11 durch chemische und physikalische Wirkungen (Verankerungswirkungen) erhöht und demzufolge wird die ringförmige Struktur 10, die die Durchgangslöcher aufweist, zuverlässig an der Kautschukschicht 11 befestigt. Dies führt zu einer Verbesserung bei der Beständigkeit des Reifens 1.
Eine Querschnittsfläche eines der Durchgangslöcher beträgt vorzugsweise nicht weniger als 0,1 mm² und nicht mehr als 100 mm², mehr bevorzugt nicht weniger als 0,12 mm² und nicht mehr als 80 mm² und noch mehr bevorzugt nicht weniger als 0,15 mm² und nicht mehr als 70 mm². Wenn sie innerhalb dieses Bereichs liegt, werden Ungleichmäßigkeiten im Karkassenabschnitt 12 unterdrückt und es kann Adhäsionsbindung, insbesondere chemische Bindung, ausreichend verwendet werden. Wenn sie innerhalb des vorstehend beschriebenen Bereichs liegt, ist außerdem die vorstehend beschriebene physikalische Wirkung, insbesondere die Verankerungswirkung, am effektivsten. Aufgrund dieser Wirkungen kann die Bindung zwischen der ringförmigen Struktur 10 und der Kautschukschicht 11 verstärkt werden.
Wenn die ringförmige Struktur 10 die Durchgangslöcher aufweist, liegen hinsichtlich der Form davon keine Einschränkungen vor, jedoch wird eine kreisförmige oder elliptische Form bevorzugt. Außerdem beträgt ein Äquivalentdurchmesser 4 × A/C der Durchgangslöcher (wobei C eine Umfangslänge der Durchgangslöcher ist und A die Öffnungsfläche der Durchgangslöcher ist) vorzugsweise nicht weniger als 0,5 mm und nicht mehr als 10 mm. Die Durchgangslöcher weisen mehr bevorzugt eine kreisförmige Form und einen Durchmesser von nicht weniger als 1,0 mm und nicht mehr als 8,0 mm auf. Wenn sie innerhalb dieses Bereichs liegen, können die physikalische und chemische Bindung effektiv eingesetzt werden und deshalb ist die Bindung zwischen der ringförmigen Struktur 10 und der Kautschukschicht 11 stärker. Wie nachstehend beschrieben, müssen der Äquivalentdurchmesser oder Durchmesser aller Durchgangslöcher nicht gleich sein.
Eine Summe der Fläche der Durchgangslöcher beträgt vorzugsweise nicht weniger als 0,5% und nicht mehr als 30%, mehr bevorzugt nicht weniger als 1,0% und nicht mehr als 20% und noch mehr bevorzugt nicht weniger als 1,5% und nicht mehr als 15% einer Oberfläche der Außenseite in Radialrichtung der ringförmigen Struktur 10. Wenn sie innerhalb dieses Bereichs liegt, kann die Festigkeit der ringförmigen Struktur 10 sichergestellt werden, während gleichzeitig die physikalische und chemische Bindung effektiv eingesetzt werden. Infolgedessen ist die Bindung zwischen der ringförmigen Struktur 10 und der Kautschukschicht 11 stärker und die notwendige Steifigkeit der ringförmigen Struktur 10 kann sichergestellt werden. Es ist zu beachten, dass der Abstand der Durchgangslöcher gleich oder ungleich sein kann. Durch das Verwenden einer solchen Konfiguration kann auch die Aufstandsfläche des Reifens 1 gesteuert werden.
Wie in 1, 2 und 3 dargestellt, weist die ringförmige Struktur 10 einen Verlängerungsabschnitt 10E auf, der von beiden Seiten in Breitenrichtung der ringförmigen Struktur 10 weiter nach außen in Breitenrichtung verläuft als ein Bodenkontaktrand CT auf der Außenseite in Breitenrichtung des Laufflächenabschnitts (Kautschukschicht 11) und der in einer Mehrzahl auf beiden Seiten in Breitenrichtung entlang der Umfangsrichtung der ringförmigen Struktur 10 bereitgestellt ist. Wenn eine dünne Platte aus Metall oder dergleichen zu einem Zylinder geformt und als die ringförmige Struktur 10 verwendet wird, wird bei dem Reifen 1 der Rollwiderstand reduziert. Da jedoch die Steifigkeit des Laufflächenabschnitts zunimmt, werden die Steifigkeit eines Seitenabschnitts SP und die des Reifenwulstabschnitts 13 unausgewogen, und als Folge ist es möglich, dass die Lenkstabilität nachlassen kann. Die ringförmige Struktur 10 des Reifens 1 weist den Verlängerungsabschnitt 10E auf, und deshalb können plötzliche Änderungen in der Steifigkeit zwischen dem Laufflächenabschnitt und dem Seitenabschnitt SP unterdrückt werden und das Steifigkeitsgleichgewicht im gesamten Reifen 1 kann geeignet hergestellt werden. Da der Reifen 1 den Verlängerungsabschnitt 10E aufweist, kann außerdem die Steifigkeit, insbesondere die Steifigkeit der Seitenabschnitte, erhöht werden. Als Folge wird die Lenkstabilität eines Fahrzeugs, an dem der Reifen 1 montiert ist, verbessert. Außerdem kann die Steifigkeit des Reifens 1 eingestellt werden und die Leistung des Reifens 1 kann eingestellt werden, indem mindestens eines von einer Abmessung L in Umfangsrichtung (durch Pfeil „C” in 3 angegebene Richtung), einer Abmessung WB in Breitenrichtung (durch Pfeil „Y” in 3 angegebene Richtung), einem Anordnungs-Teilungsabstand P und einer Form des Verlängerungsabschnitts 10E geändert wird. Es ist zu beachten, dass der Verlängerungsabschnitt 10E im Seitenabschnitt SP eingebettet sein kann (der aus zwei Schichten besteht).
Wie in 1 dargestellt, ist der Verlängerungsabschnitt 10E bei Betrachtung als Meridianquerschnitt entlang eines Abschnitts des Karkassenabschnitts 12 angeordnet. Hierbei erzeugt der Verlängerungsabschnitt 10E vorzugsweise Federeigenschaften im Seitenabschnitt SP des Reifens 1 in vertikaler Richtung, horizontaler Richtung, Umfangsrichtung und Drehrichtung und berührt den Karkassenabschnitt 12, der für die Steifigkeit verantwortlich ist. Eine solche Konfiguration wird bevorzugt, weil die Steifigkeit des Reifens 1 erhöht wird.
Eine Abmessung Lc in Umfangsrichtung oder der Anordnungs-Teilungsabstand P des Verlängerungsabschnitts 10E an einer Position, wo der Verlängerungsabschnitt 10E mit der ringförmigen Struktur 10 verbunden ist, beträgt vorzugsweise nicht weniger als ein Wert 1/800 und nicht mehr als ein Wert 1/30 einer Abmessung in Umfangsrichtung der ringförmigen Struktur 10. Innerhalb eines solchen Einteilungsbereichs kann die Steifigkeit des Reifens 1 sichergestellt werden, die ringförmige Struktur 10 kann Verformungen des Reifens 1 folgen und eine Form der ringförmigen Struktur 10 bei Verformung der ringförmigen Struktur 10 ist mehr kreisförmig als vieleckig. Deshalb kann die Gleichmäßigkeit des Reifens 1 sichergestellt werden. Die Abmessung Lc in Umfangsrichtung an der Position, wo der Verlängerungsabschnitt 10E mit der ringförmigen Struktur 10 verbunden ist, beträgt mehr bevorzugt nicht weniger als ein Wert 1/200 und nicht mehr als ein Wert 1/60 der Abmessung in Umfangsrichtung der ringförmigen Struktur 10. Bei einer solchen Konfiguration kann die Steifigkeit des Reifens 1 weiter erhöht werden und die Gleichmäßigkeit kann sichergestellt werden. Der Anordnungs-Teilungsabstand P des Verlängerungsabschnitts 10E ist ein Abstand, mit dem eine Mehrzahl des Verlängerungsabschnitts 10E in Umfangsrichtung angeordnet ist, und ist ein Abstand zwischen benachbarten Verlängerungsabschnitten 10E. Der Anordnungs-Teilungsabstand P ist ein Wert, der zwischen den Mitten der Abmessung L der Verlängerungsabschnitte 10E in Umfangsrichtung in einem Zustand, in dem die ringförmige Struktur 10 ausgeweitet ist, gemessen wird.
Die ringförmige Struktur 10 kann durch Aneinanderlegen der kurzen Seiten 10T eines rechteckigen Plattenmaterials, das eine Mehrzahl des Verlängerungsabschnitts 10E an den langen Seiten davon aufweist, und anschließendes Schweißen hergestellt werden; oder sie kann durch Aneinanderlegen der kurzen Seiten 10T eines rechteckigen Plattenmaterials, das eine Mehrzahl des Verlängerungsabschnitts 10E an den langen Seiten davon aufweist und in das eine Mehrzahl von Durchgangslöchern gestanzt wurde, und anschließendes Schweißen hergestellt werden. Somit kann die ringförmige Struktur 10 auf vergleichsweise einfache Art hergestellt werden. Es ist zu beachten, dass das Verfahren zum Herstellen der ringförmigen Struktur 10 nicht darauf beschränkt ist und die ringförmige Struktur 10 zum Beispiel durch Bilden einer Mehrzahl von Löchern im Außenumfangsabschnitt eines Zylinders und anschließendes Fräsen des Inneren des Zylinders hergestellt werden kann.
Die Oberfläche 10so auf der Außenseite in Radialrichtung der ringförmigen Struktur 10 und eine Innenseite 11si der Kautschukschicht 11 sind miteinander in Kontakt. In dieser Ausführungsform werden die ringförmige Struktur 10 und die Kautschukschicht 11 unter Verwendung von beispielsweise einem Klebstoff befestigt. Durch eine solche Struktur können Kräfte zwischen der ringförmigen Struktur 10 und der Kautschukschicht 11 gegenseitig übertragen werden. Verfahren zum Befestigen der ringförmigen Struktur 10 an der Kautschukschicht 11 sind nicht auf Klebstoffe beschränkt. Außerdem ist die ringförmige Struktur 10 vorzugsweise nicht an der Außenseite in Radialrichtung der Kautschukschicht 11 freiliegend. Bei einer solchen Konfiguration kann ein Lösen der Bindung an der Grenzfläche zwischen der Kautschukschicht 11 und der ringförmigen Struktur 10 unterdrückt werden und somit können die ringförmige Struktur 10 und die Kautschukschicht 11 zuverlässiger verbunden werden. Des Weiteren kann die ringförmige Struktur 10 in der Kautschukschicht 11 eingebettet sein. In einem solchen Fall können die ringförmige Struktur 10 und die Kautschukschicht 11 zuverlässiger miteinander verbunden werden.
Die Kautschukschicht 11 weist ein Kautschukmaterial, das einen Synthesekautschuk, einen Naturkautschuk oder eine Mischung davon enthält, und Kohlenstoff, SiO₂ oder dergleichen, welches als verstärkendes Material zum Kautschukmaterial hinzugefügt wird, auf. Die Kautschukschicht 11 ist eine endlosbandähnliche Struktur. Wie in 1 dargestellt, weist in dieser Ausführungsform die Kautschukschicht 11 eine Mehrzahl von Rillen (Hauptrillen) S in einer Außenseite 11so auf. Die Kautschukschicht 11 kann auch Stollenrillen zusätzlich zu den Rillen S aufweisen.
4 ist eine vergrößerte Ansicht eines im Reifen enthaltenen Karkassenabschnitts gemäß der ersten Ausführungsform. Der Karkassenabschnitt 12 ist ein verstärkendes Element, das zusammen mit der ringförmigen Struktur 10 als Druckbehälter, während der Reifen 1 mit Luft befüllt wird, dient. Der Karkassenabschnitt 12 und die ringförmige Struktur 10 stützen die Last, die auf den Reifen 1 aufgrund des Innendrucks der Luft, welche das Innere des Reifens 1 ausfüllt, einwirkt, und sie halten den dynamischen Belastungen stand, die auf den Reifen 1 während der Fahrt einwirken. In dieser Ausführungsform ist eine Innenseele 14 an einer Innenseite des Karkassenabschnitts 12 von Reifen 1 bereitgestellt. Die Innenseele 14 unterdrückt ein Entweichen der Luft, die das Innere des Reifens 1 ausfüllt. Jedes Ende des Karkassenabschnitts 12 weist einen Wulstabschnitt 13 auf seiner Innenseite in Radialrichtung auf. Die Wulstabschnitte 13 passen mit einer Felge eines Rads, an dem der Reifen 1 angebracht ist, zusammen. Es ist zu beachten, dass der Karkassenabschnitt 12 mechanisch mit der Felge des Rads verbunden werden kann.
5 ist eine Meridianquerschnittsansicht der ringförmigen Struktur 10 und der Kautschukschicht 11. Ein Elastizitätsmodul der ringförmigen Struktur 10 beträgt vorzugsweise nicht weniger als 70 GPa und nicht mehr als 250 GPa, und mehr bevorzugt nicht weniger als 80 GPa und nicht mehr als 230 GPa. Außerdem beträgt eine Dicke tm der ringförmigen Struktur 10 vorzugsweise nicht weniger als 0,1 mm und nicht mehr als 0,8 mm. Wenn die Werte innerhalb dieses Bereichs liegen, kann Beständigkeit gegenüber wiederholtem Biegen sichergestellt werden, während gleichzeitig die Druckwiderstandsleistung gewährleistet wird. Ein Produkt aus dem Elastizitätsmodul und der Dicke tm der ringförmigen Struktur 10 (als ”Steifigkeitsparameter” bezeichnet) beträgt vorzugsweise nicht weniger als 10 und nicht mehr als 500, und mehr bevorzugt nicht weniger als 15 und nicht mehr als 400.
Durch ein Konfigurieren des Steifigkeitsparameters solcherart, dass er innerhalb des vorstehend beschriebenen Bereichs liegt, wird die Steifigkeit der ringförmigen Struktur 10 im Meridianquerschnitt erhöht. Aufgrund dessen werden, wenn der Reifen 1 mit Luft befüllt ist und wenn der Reifen 1 in Bodenkontakt mit einer Straßenoberfläche kommt, Verformungen, welche durch die ringförmige Struktur 10 in Meridianquerschnitt der Kautschukschicht 11 (Laufflächenabschnitt) entstehen, unterdrückt. Daher wird ein viskoelastischer Energieverlust von Reifen 1 aufgrund der Verformungen unterdrückt. Außerdem wird durch ein Konfigurieren des Steifigkeitsparameters solcherart, dass er innerhalb des vorstehend beschriebenen Bereichs liegt, die Steifigkeit der ringförmigen Struktur 10 in Radialrichtung verringert. Demzufolge wird der Laufflächenabschnitt von Reifen 1 in einem Bodenkontaktabschnitt zwischen Reifen 1 und der Straßenoberfläche biegsam verformt, genau wie bei herkömmlichen Luftreifen. Durch eine solche Funktion wird der Reifen 1 exzentrisch verformt, während lokale Konzentrationen an Belastung und Beanspruchung im Bodenkontaktabschnitt vermieden werden und daher eine Belastung im Bodenkontaktabschnitt verteilt werden kann. Aufgrund dessen werden lokale Verformungen der Kautschukschicht 11 im Bodenkontaktabschnitt unterdrückt, was dazu führt, dass der Bodenkontaktbereich von Reifen 1 sichergestellt und der Rollwiderstand verringert wird.
Außerdem ist bei dem Reifen 1 die Steifigkeit der ringförmigen Struktur 10 innerhalb der Ebene groß und die Bodenkontaktfläche der Kautschukschicht 11 kann sichergestellt werden. Deshalb kann die Bodenkontaktlänge in Umfangsrichtung sichergestellt werden. Dies führt zu einer Zunahme der Querkräfte, die erzeugt werden, wenn eine Ruderlage an den Reifen 1 angelegt wird. Demzufolge kann der Reifen 1 eine hohe Kurvensteifigkeit erzielen. Außerdem wird, wenn die ringförmige Struktur 10 aus Metall hergestellt wird, die meiste im Inneren des Reifens 1 vorhandene Luft nicht durch die ringförmige Struktur 10 hin entweichen. Dies ist von Vorteil, weil hierdurch der Luftdruck von Reifen 1 einfacher geregelt werden kann. Somit kann eine Abnahme des Luftdrucks von Reifen 1 selbst dann unterdrückt werden, wenn der Reifen 1 so verwendet wird, dass der Reifen 1 über einen längeren Zeitraum hinweg nicht mit Luft befüllt wird.
Ein Abstand tr (Dicke der Kautschukschicht 11) zwischen der Oberfläche 10so auf der Außenseite in Radialrichtung der ringförmigen Struktur 10 und der Außenseite 11so der Kautschukschicht 11 beträgt vorzugsweise nicht weniger als 3 mm und nicht mehr als 20 mm. Indem der Abstand tr so konfiguriert wird, dass er innerhalb eines solchen Bereichs liegt, können übermäßige Verformungen der Kautschukschicht 11 in den Kurven unterdrückt werden, während gleichzeitig der Fahrkomfort gewährleistet wird. Die Richtung parallel zur Mittelachse (Y-Achse) der ringförmigen Struktur 10 oder, mit anderen Worten, eine Abmessung WB (Breite der ringförmigen Struktur) in Breitenrichtung der ringförmigen Struktur 10, das heißt eine Abmessung eines Abschnitts, der den Verlängerungsabschnitt 10E nicht einschließt, beträgt vorzugsweise nicht weniger als 50% (W × 0,5) und nicht mehr als 95% (W × 0,95) der Gesamtbreite W (in einem Zustand, in dem der Reifen 1 auf einem Rad mit einer von JATMA festgelegten Felgenbreite montiert und mit Luft auf 300 kPa befüllt wurde) in der Richtung parallel zur Mittelachse (Y-Achse) des in 1 dargestellten Reifens 1. Wenn WB kleiner als W × 0,5 ist, ist die Steifigkeit im Meridianquerschnitt der ringförmigen Struktur 10 ungenügend, was zu einer Reduzierung des Bereichs führt, der die exzentrische Verformung in Bezug auf die Reifenbreite aufrechterhält. Demzufolge kann der Effekt einer Verringerung des Rollwiderstands möglicherweise gemindert werden und die Kurvensteifigkeit abnehmen. Des Weiteren können, wenn WB W × 0,95 übersteigt, am Laufflächenabschnitt Stauchverformungen in Richtung der Mittelachse (Y-Achse) der ringförmigen Struktur 10 während des Bodenkontakts auftreten und dies kann zu Verformungen der ringförmigen Struktur 10 führen. Indem WB so konfiguriert wird, dass W × 0,5 ≤ WB ≤ W × 0,95, kann die Kurvensteifigkeit beibehalten werden, während gleichzeitig der Rollwiderstand verringert wird, und außerdem können Verformungen der ringförmigen Struktur 10 unterdrückt werden.
Eine Länge zwischen Ränder beider Verlängerungsabschnitte 10E, 10E in Reifenbreitenrichtung (die Länge von WE + WB + WE in 3) beträgt vorzugsweise nicht weniger als 105% und nicht mehr als 200% und mehr bevorzugt nicht weniger als 110% und nicht mehr als 150% einer Bodenkontaktbreite des Reifens 1. In diesem Fall wird die Bodenkontaktbreite des Reifens 1 in einem Zustand gemessen, in dem der Reifen 1 auf einen Luftdruck von 200 kPa befüllt und mit der maximalen Last bei 200 kPa beladen ist, die in der von JATMA festgelegten Entsprechungstabelle von Luftdruck und Lastkapazität angegeben ist.
Bei dem Reifen 1 in dem in 1 dargestellten Meridianquerschnitt weist die Außenseite 11so der Kautschukschicht 11 oder, mit anderen Worten, das Profil der Laufflächenoberfläche mit Ausnahme der Abschnitte, in denen die Rille S ausgebildet ist, vorzugsweise die gleiche Form auf wie die Oberfläche 10so auf der Außenseite in Radialrichtung der ringförmigen Struktur 10. Aufgrund einer solchen Konfiguration werden, wenn der Reifen 1 in Bodenkontakt kommt oder aber rollt, die Kautschukschicht 11 (Laufflächenabschnitt) und die ringförmige Struktur 10 auf im Wesentlichen gleiche Weise verformt. Daher werden Verformungen der Kautschukschicht 11 von Reifen 1 verringert, was zu einer Abnahme des viskoelastischen Energieverlusts und einer weiteren Senkung des Rollwiderstands führt.
Wenn die Außenseite 11so der Kautschukschicht 11 und die Oberfläche 10so auf der Außenseite in Radialrichtung der ringförmigen Struktur 10 nach außen in Radialrichtung von Reifen 1 ragen, oder alternativ nach innen in Radialrichtung von Reifen 1 ragen, wird die Druckverteilung im Bodenkontaktabschnitt von Reifen 1 ungleichmäßig. Demzufolge können lokale Konzentrationen an Belastung und Beanspruchung im Bodenkontaktabschnitt erzeugt werden und lokale Verformungen der Kautschukschicht 11 können im Bodenkontaktabschnitt auftreten. In dieser Ausführungsform weisen bei dem Reifen 1, wie in 5 dargestellt, die Außenseite 11so der Kautschukschicht 11 (die Laufflächenoberfläche von Reifen 1) und die Oberfläche 10so auf der Außenseite in Radialrichtung der ringförmigen Struktur 10 die gleiche Form auf (vorzugsweise parallel) und sind außerdem vorzugsweise parallel (einschließlich Aufmaß und Toleranz) zur Mittelachse (Y-Achse) der Kautschukschicht 11 und der ringförmigen Struktur 10 (d. h. der Struktur 2). Durch eine solche Struktur kann der Bodenkontaktabschnitt von Reifen 1 so konfiguriert werden, dass er im Wesentlichen flach ist. Beim Reifen 1 ist die Druckverteilung im Bodenkontaktabschnitt einheitlich und daher werden lokale Konzentrationen an Belastung und Beanspruchung im Bodenkontaktabschnitt unterdrückt und lokale Verformungen der Kautschukschicht 11 im Bodenkontaktabschnitt werden unterdrückt. Demzufolge wird eine Senkung des viskoelastischen Energieverlusts erzielt und somit ebenfalls eine Verringerung des Rollwiderstands von Reifen 1. Außerdem werden beim Reifen 1 lokale Verformungen der Kautschukschicht 11 im Bodenkontaktabschnitt unterdrückt und daher kann der Bodenkontaktbereich sichergestellt werden sowie gleichzeitig kann die Bodenkontaktlänge in Reifenumfangsrichtung gewährleistet werden. Somit kann beim Reifen 1 auch die Kurvensteifigkeit sichergestellt werden.
In dieser Ausführungsform liegen hinsichtlich der Form der Kautschukschicht 11 im Meridianquerschnitt keine besonderen Einschränkungen vor, vorausgesetzt, dass die Außenseite 11so der Kautschukschicht 11 und die Oberfläche 10so auf der Außenseite in Radialrichtung der ringförmigen Struktur 10 parallel zur Mittelachse (Y-Achse) verlaufen. Zum Beispiel kann die Form der Kautschukschicht 11 im Meridianquerschnitt eine Trapezform oder eine Parallelogrammform aufweisen. Ist die Form der Kautschukschicht 11 im Meridianquerschnitt trapezförmig, dann kann eine obere oder untere Grundseite des Trapezes die Außenseite 11so der Kautschukschicht 11 sein. In beiden Fällen reicht es aus, wenn nur der Abschnitt der ringförmigen Struktur 10 parallel zum Profil der Laufflächenoberfläche von Reifen 1 verläuft (außer den Abschnitten, in denen die Rille geformt ist). Als Nächstes wird die Form der Laufflächenoberfläche des Reifens 1 ausführlicher beschrieben.
6 ist eine Meridianquerschnittsansicht eines Reifens gemäß einem Modifikationsbeispiel der ersten Ausführungsform. Dieser Luftreifen 1A weist ein Paar Reifenwulstabschnitte 13, die ein Paar Reifenwulstdrähte 13W auf einer Innenseite in Radialrichtung und an einem Abschnitt, an dem der Reifen an der Felge des Rads befestigt ist, aufweisen, und einen Wulstfüller 13F, der an einer Außenseite in Radialrichtung der Reifenwulstabschnitte 13 angeordnet ist, auf. Der Verlängerungsabschnitt 10E ist an einer Außenseite in Breitenrichtung der Reifenwulstdrähte 13W zurückgeschlagen und verläuft zu einer Innenseite in Breitenrichtung des Wulstfüllers 13F. Bei einer solchen Konfiguration ist der Verlängerungsabschnitt 10E fest an den Reifenwulstdrähten 13W und dem Wulstfüller 13F und dem Kautschuk auf der Außenseite dieser Bestandteile befestigt. Deshalb wird die Steifigkeit des Reifens 1A weiter erhöht. Es ist zu beachten, dass steifigkeitserhöhende Wirkungen erzielt werden können, solange der Rand des Verlängerungsabschnitts 10E auf mindestens einer Innenseite in Radialrichtung der Reifenwulstdrähte 13W angeordnet ist.
7 bis 9 sind Draufsichten der ringförmigen Struktur einschließlich eines Verlängerungsabschnitts gemäß Modifikationsbeispielen der ersten Ausführungsform. Eine in 7 dargestellte ringförmige Struktur 10a weist die gleiche Struktur auf wie die in 3 dargestellte ringförmige Struktur 10, aber eine Form eines Verlängerungsabschnitts 10Ea unterscheidet sich insofern, als eine Abmessung in Umfangsrichtung zur Außenseite in Breitenrichtung abnimmt. Mit anderen Worten ist der Verlängerungsabschnitt 10Ea, den die ringförmige Struktur 10a aufweist, dreieckig, und ein einzelner Scheitel davon weist nach außen in Breitenrichtung. Die ringförmige Struktur 10a wird durch Aneinanderlegen der kurzen Seiten 10Ta und anschließendes Schweißen hergestellt. Durch solches Konfigurieren der Abmessung in Umfangsrichtung des Verlängerungsabschnitts 10Ea, dass sie zur Außenseite in Breitenrichtung wie bei der ringförmigen Struktur 10a abnimmt, kann eine Interferenz auf der Außenseite in Breitenrichtung benachbarter Verlängerungsabschnitte 10Ea vermieden werden, wenn die kurzen Seiten 10Ta verbunden und zu einem Zylinder geformt werden.
Eine in 8 dargestellte ringförmige Struktur 10b weist die gleiche Struktur auf wie die in 7 dargestellte ringförmige Struktur 10a, unterscheidet sich jedoch insofern, als benachbarte Verlängerungsabschnitte 10Eb ohne Abstand an einem Abschnitt angeordnet sind, an dem die Mehrzahl der Verlängerungsabschnitte 10Eb und die ringförmige Struktur 10b verbunden sind. Bei einer solchen Konfiguration kann die Anzahl der Verlängerungsabschnitte 10Eb erhöht werden. Somit kann, wenn die ringförmige Struktur 10b in dem Reifen 1 oder 1A verwendet wird, die Steifigkeit des Reifens 1 oder 1A weiter erhöht werden. Eine in 9 dargestellte ringförmige Struktur 10c weist die gleiche Struktur auf wie die in 8 dargestellte ringförmige Struktur 10b, unterscheidet sich jedoch insofern, als die Außenseite in Breitenrichtung des Verlängerungsabschnitts 10Ec und des Abschnitts, an dem die Mehrzahl der Verlängerungsabschnitte 10Ec und die ringförmige Struktur 10c verbunden sind, eine Bogenform aufweisen. Bei einer solchen Konfiguration kann eine Rissbildung des Kautschuks, der den Abschnitt auf der Außenseite in Breitenrichtung des Verlängerungsabschnitts 10Ec berührt, unterdrückt werden und Spannungskonzentration an dem Abschnitt, an dem die Mehrzahl der Verlängerungsabschnitte 10Ec und die ringförmige Struktur 10c verbunden sind, können abgeschwächt werden. Als Folge kann, wenn die ringförmige Struktur 10c bei dem Reifen 1 oder 1A verwendet wird, die Beständigkeit des Reifens 1 oder 1A weiter verbessert werden.
Zweite Ausführungsform
Mit der zweiten Ausführungsform ist es durch Ändern der Struktur des Luftreifens möglich, den Rollwiderstand zu reduzieren und auch die Kurvensteifigkeit sicherzustellen. Eine Hauptaufgabe der vorliegenden Erfindung ist das Bereitstellen einer Struktur, durch die der Rollwiderstand eines Luftreifens reduziert werden kann und die Kurvensteifigkeit sichergestellt werden kann.
10 ist eine Meridianquerschnittsansicht eines Reifens gemäß der zweiten Ausführungsform. 11-1 ist eine perspektivische Ansicht einer im Reifen gemäß der zweiten Ausführungsform enthaltenen ringförmigen Struktur. 11-2 ist eine Draufsicht der im Reifen gemäß der zweiten Ausführungsform enthaltenen ringförmigen Struktur. Wie in 10 dargestellt, weist ein Reifen 1B die gleiche Struktur auf wie der Reifen 1 der ersten Ausführungsform, aber die Form der Laufflächenoberfläche und einer ringförmigen Struktur 10d sind unterschiedlich.
In dieser Ausführungsform ist bei Betrachtung als Meridianquerschnitt eine Form einer Laufflächenoberfläche des Reifens 1B an der Außenseite in Breitenrichtung (insbesondere zwischen dem Kontakt-Materialstück der Kautschukschicht 11 und einem Seitenabschnitt SP des Reifens 1B) zur Innenseite des Reifens 1B hin vertieft. Das heißt, bei dem Reifen 1B ist die Dicke der Kautschukschicht 11 auf der Außenseite in Breitenrichtung kleiner als die auf der Innenseite in Breitenrichtung. Durch Konfigurieren der Form der Laufflächenoberfläche und der Kautschukschicht 11 des Reifens 1B wie vorstehend beschrieben kann die Kurvensteifigkeit sichergestellt werden, während gleichzeitig der Rollwiderstand reduziert wird.
Die in 11-1 und 11-2 dargestellte ringförmige Struktur 10d ist eine Metallstruktur. Diese ringförmige Struktur 10d weist nicht die Verlängerungsabschnitte 10E, 10Ea oder dergleichen, die in 1, 2 und dergleichen dargestellt sind, auf, kann jedoch die Verlängerungsabschnitte 10E oder 10Ea aufweisen. Wenn die ringförmige Struktur 10d den Verlängerungsabschnitt 10E, 10Ea oder dergleichen aufweist, wird der Rollwiderstand des Luftreifens 1B reduziert und außerdem kann eine Struktur bereitgestellt werden, durch die die Lenkstabilität verbessert werden kann, und es kann eine Struktur bereitgestellt werden, durch die die Kurvensteifigkeit sichergestellt werden kann. Material, Zugfestigkeit, Druckwiderstandsparameter, Elastizitätsmodul, Steifigkeitsparameter, Durchgangsloch und dergleichen der ringförmigen Struktur 10d sind wie in der ersten Ausführungsform beschrieben. Außerdem sind das Verfahren zum Befestigen der ringförmigen Struktur 10d an der Kautschukschicht 11 und das Material, die Rillen und dergleichen der Kautschukschicht 11 ebenfalls wie in der ersten Ausführungsform beschrieben. Als Nächstes wird die Form der Laufflächenoberfläche des Reifens 1 ausführlicher beschrieben.
12 ist eine Meridianquerschnittsansicht der ringförmigen Struktur 10d und der Kautschukschicht 11. 13 ist eine Meridianquerschnittsansicht, die einen Außenseitenrand in Breitenrichtung eines Reifens gemäß der zweiten Ausführungsform veranschaulicht. 14 ist eine Meridianquerschnittsansicht, die einen Außenseitenrand in Breitenrichtung eines Reifens gemäß einem Vergleichsbeispiel veranschaulicht. 15 und 16 sind Meridianquerschnittsansichten, die einen Außenseitenrand in Breitenrichtung eines Reifens gemäß einem weiteren Beispiel dieser Ausführungsform veranschaulichen. Bei dem Reifen 1B beträgt ein Verhältnis ta/tb nicht weniger als 0 und nicht mehr als 0,7. In dem Verhältnis ta/tb ist ta die kleinste Dicke der Kautschukschicht 11 in einer Richtung senkrecht zu einer Oberfläche 10so auf der Außenseite in Radialrichtung oder zu einer erweiterten Ebene Pso der Oberfläche 10so auf der Außenseite in Radialrichtung der ringförmigen Struktur 10d in einem ersten Bereich A, der ein vorgegebener Abstand Wa (5 mm in dieser Ausführungsform) nach innen in Breitenrichtung und ein vorgegebener Abstand Wb (5 mm in dieser Ausführungsform) nach außen in Breitenrichtung, zentriert an einem Rand 10t auf der Außenseite in Breitenrichtung der ringförmigen Struktur 10d ist; und tb ist die größte Dicke der Kautschukschicht 11 in einer Richtung senkrecht zur Oberfläche 10so auf der Außenseite in Radialrichtung der ringförmigen Struktur 10d in einem zweiten Bereich B, der ein Bereich mehr zur Innenseite in Breitenrichtung hin ist als der erste Bereich A. Das Verhältnis ta/tb beträgt mehr bevorzugt nicht weniger als 0,1 und nicht mehr als 0,5. In Fällen, in denen der Reifen 1B ein PKW-Reifen oder ein LT-Reifen ist, sind sowohl Wa als auch Wb vorzugsweise 5 mm. Außerdem können in Fällen, in denen der Reifen 1B ein Lastwagenreifen, wie ein TB-Reifen ist, können sowohl Wa als auch Wb 10 mm sein.
Ein Reifen 101, der die ringförmige Struktur 10d verwendet, (der Reifen gemäß dem Vergleichsbeispiel) weist einen erheblich reduzierten Rollwiderstand auf. Da jedoch die Beanspruchung in der Kautschukschicht 11 (dem Laufflächenkautschuk) in der Nähe des Rands der ringförmigen Struktur 10d in Breitenrichtung konzentriert ist, wird die Kontaktlänge im Bodenkontaktrandabschnitt tendenziell länger. Somit besteht Spielraum für weitere Verbesserung in Bezug auf die Kurvensteifigkeit. Indem das Verhältnis ta/tb so konfiguriert wird, dass es nicht weniger als 0 und nicht mehr als 0,7 und mehr bevorzugt nicht weniger als 0,1 und nicht mehr als 0,5 beträgt, wird in dieser Ausführungsform die Dicke der Kautschukschicht 11 in der Nähe des Rands der ringförmigen Struktur 10 in Breitenrichtung reduziert (die Dicke wird verkleinert). Als Folge kann die Kurvensteifigkeit sichergestellt werden, während der Rollwiderstand reduziert wird.
Unter der Voraussetzung, dass das Verhältnis ta/tb innerhalb des vorstehend beschriebenen Bereichs liegt, kann die Dicke der Kautschukschicht 11 am Bodenkontaktrand plötzlich reduziert werden, wie bei dem in 15 dargestellten Reifen 1a. Unter der Voraussetzung, dass das Verhältnis ta/tb innerhalb des vorstehend beschriebenen Bereichs liegt, kann außerdem die Kautschukschicht 11 eine Rille 15b am Bodenkontaktrand aufweisen, wie bei dem in 16 dargestellten Reifen 1B. In diesem Fall ist die kleinste Dicke ta der Kautschukschicht 11 ein Abstand von einem Rillenboden der Rille 15b zur Oberfläche 10so auf der Außenseite in Radialrichtung oder zur erweiterten Ebene Pso der Oberfläche 10so auf der Außenseite in Radialrichtung der ringförmigen Struktur 10d in einer Richtung senkrecht zu einer Oberfläche 10so auf der Außenseite in Radialrichtung oder zu einer erweiterten Ebene Pso der Oberfläche 10so auf der Außenseite in Radialrichtung der ringförmigen Struktur 10d.
In einem Meridianquerschnitt des Laufflächenabschnitts weist, wenn der Reifen 1B auf einen vorgegebenen Luftdruck befüllt ist, eine Umrissform des Reifens 1B vorzugsweise einen Bogen 15 auf, der zu einer Innenseite des Reifens 1B hin vertieft ist, in einem Bereich von einem Rand 10t der ringförmigen Struktur 10d auf einer Außenseite in Breitenrichtung bis 15 mm zur Außenseite in Breitenrichtung hin. Der Bogen 15 weist eine Mitte c auf der Außenseite in Radialrichtung und der Außenseite in der Breitenrichtung des Reifens 1B auf. Ein Krümmungsradius des Bogens 15 beträgt vorzugsweise nicht weniger als 3 mm und nicht mehr als 150 mm, mehr bevorzugt nicht weniger als 5 mm und nicht mehr als 100 mm und am meisten bevorzugt nicht weniger als 8 mm und nicht mehr als 70 mm. Bei einer wie vorstehend beschriebenen Konfiguration ist eine Kautschukmenge des Endabschnitts auf der Außenseite in Breitenrichtung der ringförmigen Struktur 10d angemessen und somit kann eine größere Kurvensteifigkeit sichergestellt werden. Der vorgegebene Luftdruck ist ein Luftdruck, der gemessen wird, wenn der Reifen 1, 1a oder 1c auf einem Rad mit einer Felgenbreite nach JATMA montiert ist, und beträgt 300 kPa.
17 ist eine Meridianquerschnittsansicht, die einen Außenseitenrand in Breitenrichtung eines Reifens gemäß der zweiten Ausführungsform veranschaulicht. 18 ist eine Meridianquerschnittsansicht, die einen Außenseitenrand in Breitenrichtung eines Reifens gemäß einem Vergleichsbeispiel veranschaulicht. In dieser Ausführungsform beträgt in Fällen, in denen der Reifen 1a ein PKW-Reifen ist, in einem Meridianquerschnitt ein kürzester Abstand R vom Rand 10t auf der Außenseite in Breitenrichtung der ringförmigen Struktur 10d zur Umrisslinie des Laufflächenabschnitts (ausschließlich Stollenrillen) vorzugsweise nicht weniger als 0,5 mm und nicht mehr als 5 mm. Außerdem beträgt in Fällen, in denen der Reifen 1a ein Lastwagenreifen ist, in einem Meridianquerschnitt der kürzeste Abstand R vom Rand 10t auf der Außenseite in Breitenrichtung der ringförmigen Struktur 10d zur Umrisslinie des Laufflächenabschnitts (ausschließlich Stollenrillen) vorzugsweise nicht weniger als 0,5 mm und nicht mehr als 10 mm. Bei einer wie vorstehend beschriebenen Konfiguration ist eine Kautschukmenge des Endabschnitts auf der Außenseite in Breitenrichtung der ringförmigen Struktur 10d angemessen und somit kann eine größere Kurvensteifigkeit sichergestellt werden. Das Gleiche gilt für den in 5 dargestellten Reifen 1 und den in 16 dargestellten Reifen 1b in Bezug auf den kürzesten Abstand R. Es ist zu beachten, dass bei dem Reifen 101 des in 18 dargestellten Vergleichsbeispiels in einem Meridianquerschnitt ein kürzester Abstand Rc vom Rand 10t auf der Außenseite in Breitenrichtung der ringförmigen Struktur 10d zur Umrisslinie des Laufflächenabschnitts (ausschließlich Stollenrillen) außerhalb des vorstehend beschriebenen Bereichs liegt. Als Folge kann bei dem Reifen 101 des Vergleichsbeispiels eine Reduzierung des Rollwiderstands realisiert werden, aber die Kurvensteifigkeit ist kleiner als die mit den Reifen 1, 1a und 1b der Ausführungsformen erzielte.
19-1 bis 19-3 sind Meridianquerschnittsansichten, die Beispiele veranschaulichen, bei denen der Reifen gemäß der zweiten Ausführungsform auf einen LT-Reifen angewendet wird. Ein in 19-1 dargestellter Reifen 1c weist eine Rille 15c in der Kautschukschicht 11 in der Nähe beider Ränder 10t auf den Außenseiten in Breitenrichtung der ringförmigen Struktur 10d auf. Ein in 19-2 dargestellter Reifen 1d weist einen Bogen 15d in der Kautschukschicht 11 in der Nähe beider Ränder 10t auf den Außenseiten in Breitenrichtung der ringförmigen Struktur 10d auf. Ein in 19-3 dargestellter Reifen 1e weist eine Rille 15e in der Kautschukschicht 11 in der Nähe beider Ränder 10t auf den Außenseiten in Breitenrichtung der ringförmigen Struktur 10d auf. Die Rille 15e, die der Reifen 1e aufweist, weist eine kleinere Radialrichtungsabmessung auf der Außenseite in Breitenrichtung als die Rille 15c des in 19-1 dargestellten Reifens 1c auf. Die Reifen 1c, 1e und 1d weisen die Rille 15c, die Rille 15e bzw. den Bogen 15d auf und das Verhältnis ta/tb davon liegt innerhalb des vorstehend beschriebenen Bereichs. Deshalb können bei den Reifen 1c, 1e und 1d sowohl die Reduzierung des Rollwiderstands als auch das Sicherstellen der Kurvensteifigkeit umgesetzt werden.
20-1 und 20-2 sind Meridianquerschnittsansichten, die Beispiele veranschaulichen, bei denen der Reifen gemäß dieser Ausführungsform auf einen TB-Reifen angewendet wird. Ein in 20-1 dargestellter Reifen 1f weist eine Rille 15f in der Kautschukschicht 11 in der Nähe beider Ränder 10t auf den Außenseiten in Breitenrichtung der ringförmigen Struktur 10d auf. Die Rille 15f ist in Bezug auf eine Äquatorialebene des Reifens 1f geneigt und ein Öffnungsabschnitt davon weist nach außen in Breitenrichtung. Ein in 20-2 dargestellter Reifen 1g weist eine Rille 15g in der Kautschukschicht 11 in der Nähe beider Ränder 10t auf den Außenseiten in Breitenrichtung der ringförmigen Struktur 10d auf. Ein Rillenbodenabschnitt der Rille 15g ist größer als ein Öffnungsabschnitt davon. Die Reifen 1f und 1g weisen die Rillen 15f bzw. 15g auf, und das Verhältnis ta/tb davon liegt innerhalb des vorstehend beschriebenen Bereichs. Deshalb können bei den Reifen 1f und 1g sowohl die Reduzierung des Rollwiderstands als auch das Sicherstellen der Kurvensteifigkeit umgesetzt werden.
Bezugszeichenliste

1, 1A, 1B, 1a, 1b, 1c, 1d, 1e, 1f, 101: Reifen
2: Struktur
10, 10a, 10b, 10c, 10d: Ringförmige Struktur
10E, 10Ea, 10Eb, 10Ec: Verlängerungsabschnitt
11: Kautschukschicht
12: Karkassenabschnitt
13: Reifenwulstabschnitt
13F: Wulstfüller
13W: Reifenwulstdraht
14: Innenseele
15, 15d: Bogen
15b, 15c, 15e, 15f, 15g: Rille

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Nicht-Patentliteratur

Recent Technical Trends in Tires, Akimasa DOI, Journal of the Society of Rubber Industry, Sept. 1998, Bd. 71, S. 588–594 [0003]
JIS G4303 (Japanische Industrienorm) [0048]

Claims

Luftreifen aufweisend: eine zylindrische ringförmige Struktur, eine Kautschukschicht, aus der ein Laufflächenabschnitt wird und die entlang einer Umfangsrichtung der ringförmigen Struktur an einer Außenseite der ringförmigen Struktur bereitgestellt wird, einen Karkassenabschnitt, der mit Kautschuk bedeckte Fasern aufweist und auf mindestens beiden Seiten in Breitenrichtung der zylindrischen Struktur, die die ringförmige Struktur und die Kautschukschicht aufweist, bereitgestellt ist, und einen Verlängerungsabschnitt, der von beiden Seiten in Breitenrichtung der ringförmigen Struktur weiter nach außen in Breitenrichtung verläuft als ein Bodenkontaktrand auf der Außenseite in Breitenrichtung des Laufflächenabschnitts und der in einer Mehrzahl auf beiden Seiten in Breitenrichtung entlang der Umfangsrichtung der ringförmigen Struktur bereitgestellt ist.
Luftreifen gemäß Anspruch 1, wobei der Verlängerungsabschnitt bei Betrachtung als Meridianquerschnitt entlang eines Abschnitts des Karkassenabschnitts angeordnet ist.
Luftreifen gemäß Anspruch 1, wobei der Luftreifen ein Paar Reifenwulstabschnitte aufweist, die ein Paar Reifenwulstdrähte an einer Innenseite in Radialrichtung und an einem Abschnitt, an dem der Reifen an der Felge des Rads befestigt ist, und einen Wulstfüller, der an einer Außenseite in Radialrichtung des Reifenwulstabschnitts angeordnet ist, aufweisen, wobei der Verlängerungsabschnitt an einer Außenseite in Breitenrichtung der Reifenwulstdrähte zurückgeschlagen ist und zu einer Innenseite in Breitenrichtung des Wulstfüllers verläuft.
Luftreifen gemäß Anspruch 1, wobei eine Abmessung in Umfangsrichtung des Verlängerungsabschnitts an einer Position, wo der Verlängerungsabschnitt mit der ringförmigen Struktur verbunden ist, nicht weniger als ein Wert 1/800 und nicht mehr als ein Wert 1/30 einer Abmessung in Umfangsrichtung der ringförmigen Struktur beträgt.
Luftreifen aufweisend: eine zylindrische ringförmige Struktur, eine Kautschukschicht, aus der ein Laufflächenabschnitt wird und die entlang einer Umfangsrichtung der ringförmigen Struktur an einer Außenseite der ringförmigen Struktur bereitgestellt wird, und einen Karkassenabschnitt, der mit Kautschuk bedeckte Fasern aufweist und auf mindestens beiden Seiten in Breitenrichtung der zylindrischen Struktur, die die ringförmige Struktur und die Kautschukschicht aufweist, bereitgestellt ist, wobei ein Verhältnis ta/tb nicht weniger als 0 und nicht mehr als 0,7 beträgt, wobei ta eine kleinste Dicke der Kautschukschicht in einer Richtung senkrecht zu einer Oberfläche auf der Außenseite in Radialrichtung oder zu einer erweiterten Ebene der Oberfläche auf der Außenseite in Radialrichtung der ringförmigen Struktur ist, in einem ersten Bereich 10 mm nach außen in Breitenrichtung und 10 mm nach innen in Breitenrichtung, zentriert an einem Rand auf der Außenseite in Breitenrichtung der ringförmigen Struktur ist, und tb eine größte Dicke der Kautschukschicht in einer Richtung senkrecht zur Oberfläche auf der Außenseite in Radialrichtung der ringförmigen Struktur, in einem zweiten Bereich, der ein Bereich ist, der mehr zu der Innenseite in Breitenrichtung hin ist als der erste Bereich.
Luftreifen gemäß Anspruch 5, wobei, wenn der Luftreifen auf einen vorgegebenen Luftdruck befüllt ist, eine Umrissform eines Meridianquerschnitts des Laufflächenabschnitts einen Bogen, der zu einer Innenseite des Luftreifens vertieft ist, in einem Bereich von einem Rand der ringförmigen Struktur auf der Außenseite in Breitenrichtung bis 15 mm zur Außenseite in Breitenrichtung hin, aufweist.
Luftreifen gemäß Anspruch 5, wobei in einem Meridianquerschnitt ein kürzester Abstand vom Rand auf der Außenseite in Breitenrichtung der ringförmigen Struktur zur Umrisslinie des Laufflächenabschnitts nicht weniger als 0,5 mm und nicht mehr als 10 mm beträgt.
Luftreifen gemäß Anspruch 1 oder 5, wobei die ringförmige Struktur in der Kautschukschicht eingebettet ist und nicht an einer Oberfläche auf der Außenseite in Radialrichtung der Kautschukschicht freiliegt.
Luftreifen gemäß Anspruch 1 oder 5, wobei eine Außenseite der Kautschukschicht und die Außenseite der ringförmigen Struktur, außer einem Rillenabschnitt der Kautschukschicht, parallel zu einer Mittelachse verlaufen.