DE112006004011T5

DE112006004011T5 - Verfahren zum Herstellen eines Luftreifens sowie Luftreifen

Info

Publication number: DE112006004011T5
Application number: DE112006004011T
Authority: DE
Inventors: Mitsuru Hitotsuyanagi; Tetsuo Tatara; Shigeo Kudo; Osamu Fujiki
Original assignee: Toyo Tire and Rubber Co Ltd
Current assignee: Toyo Tire Corp
Priority date: 2006-08-31
Filing date: 2006-08-31
Publication date: 2009-07-23
Also published as: US8403013B2; JP4750853B2; US20090314401A1; US8632649B2; DE112007002042T5; WO2008026275A1; US20100012242A1; JPWO2008026275A1; DE112007002042B4; WO2008026337A1

Abstract

Verfahren zum Herstellen eines Luftreifens zum Ausbilden eines Laufflächenabschnitts durch spiralförmiges Aufwickeln eines Kautschukstreifenelements in der Umfangsrichtung eines Reifens auf teilweise überlappende Weise, dadurch gekennzeichnet, dass unter Verwendung einer Extrudiermaschine zum kontinuierlichen Extrudieren eines Kautschukstreifenelements, dessen Querschnitt in einen ersten Bereich aus einem leitenden Kautschuk und einen zweiten Bereich aus einem nicht leitenden Kautschuk unterteilt ist, das Kautschukstreifenelement auf ein Rotations-Trägerelement gewickelt wird, während das Flächenverhältnis des ersten Bereichs relativ zum Querschnitt des Kautschukstreifenelements in der Reifenbreitenrichtung verändert wird.

Description

Technisches Gebiet
Die Erfindung betrifft ein Herstellverfahren für einen Luftreifen mit einer Funktion zum Beseitigen statischer Ladungen sowie einen Luftreifen.
Hintergrundbildende Technik
Im Allgemeinen sind Reifen auf solche Weise aufgebaut, dass sie mehrere Reifenkautschukelemente und mehrere Verstärkungselemente, die hauptsächlich aus Cordschnüren bestehen, enthalten. Bei einem repräsentativen Reifen, wie er in der 1 dargestellt ist, bestehen jeweilige Abschnitte, wie ein Innenschichtkautschukabschnitt 1, ein Laufflächenkautschukabschnitt 2, Seitenwandkautschukabschnitte 3, Felgenwulstbandkautschukabschnitte 4 und dergleichen aus Kautschukelementen, die für die jeweiligen Abschnitte erforderlichen Eigenschaften genügen, und diese Kautschukelemente sind mit einer Karkassenschicht 5 kombiniert, die ein Cordschnüre enthaltendes Verstärkungselement, eine Gürtelschicht 6 und Felgendrahtabschnitte 7 bildet, um dadurch einen Reifen T1 aufzubauen.
Um Kautschukelemente aufzubauen, die die jeweilige Abschnitte bilden, werden Kautschukmaterialien aus einer Extrudiermaschine über Formdüsen, die zu den Querschnittsformen der jeweiligen Kautschukelemente passen, kontinuierlich extrudiert, um zu Kautschukstreifen aufgebaut zu werden, und danach werden die extrudierten Kautschukstreifen auf konstante Abmessungen zugeschnitten, um dadurch Zielkautschukelemente zu erhalten. Beim Aufbauen eines Reifens werden die Kautschukelemente auf einem Rotations-Trägerelement wie einer Aufbautrommel sequenziell aneinander befestigt.
Außerdem wurden, in den letzten Jahren, um den Rollwiderstand eines Reifens zu verringern, Laufflächenkautschuke entwickelt, die als Verstärkungsmittel Siliciumoxid an Stelle von Ruß enthalten. Da jedoch diese Laufflächenkautschuke einen elektrischen Widerstand aufweisen, der höher als derjenige von Laufflächenkautschuken ist, die nur mit Ruß gemischt sind, ist, kam es zu einem Problem dahingehend, dass sich statische Elektrizität ansammelt, wie sie von einer Fahrzeugkarosserie geleitet wird, oder solche Elektrizität, wie sie durch interne Reibung erzeugt wird, wenn sich der Kautschuk verformt. Daraufhin wurden Luftreifen mit einer Funktion zum Beseitigen statischer Ladungen vorgeschlagen, die parallel aus einem nicht leitenden Kautschuk, der Siliciumoxid oder dergleichen enthält, und einem leitenden Kautschuk, in den Ruß oder dergleichen eingemischt ist, aufgebaut ist, so dass dafür gesorgt wird, dass in der Fahrzeugkarosserie erzeugte Elektrizität von der Profilfläche zur Straßenoberfläche entladen wird.
Beispielsweise wurde ein Verfahren zum Aufbauen eines Laufflächenabschnitts mit einer Funktion zum Beseitigen statischer Elektrizität durch sequenzielles Aufwickeln sowohl eines nicht leitenden Kautschukstreifenelements als auch eines stark leitenden Kautschukstreifenelements entlang der Umfangsrichtung eines Reifens auf spiralförmige Weise in solcher Art, dass die nicht leitenden und die stark leitenden Kautschukstreifenelemente auf abwechselnde Weise angeordnet sind, vorgeschlagen (siehe beispielsweise das unten angegebene Patentdokument Nr. 1).
Um jedoch der Forderung nach eine weiter verringerten Rollwiderstand zu genügen, wurde ein Aufbau vorgeschlagen, bei dem ein nicht leitendes Kautschukstreifenelement und ein leitendes Kautschukstreifenelement abwechselnd in einem Teil eines Laufflächenabschnitts in der Reifenbreitenrichtung, wie den beiden Seitenabschnitten des Laufflächenabschnitts in der Reifenbreitenrichtung oder einem zentralen Abschnitt des Laufflächenabschnitts in der Reifenbreitenrichtung angeordnet sind. Jedoch ergibt sich beim Aufbauen des Laufflächenabschnitts unter Verwendung des oben beschriebenen Verfahrens das folgende Problem.
Da nämlich beim oben genannten Aufbauverfahren die jeweiligen Kautschukstreifenelemente dadurch abwechselnd angeordnet werden, dass das nicht leitende Kautschukstreifenelement und das leitende Kautschukstreifenelement auf überlappende Weise auf die Trommel aufgewickelt werden, muss die Drehung der Trommel im Verlauf des Aufwicklungsvorgangs gestoppt werden, um die Zufuhr eines stark leitenden Kautschukstreifenelements zu starten, was zu einem Problem dahingehend führt, dass die Herstellzykluszeit stark verlängert ist.

Patentdokument Nr. 1: JP-A-2004-338621

Offenbarung der Erfindung
Problem, das die Erfindung lösen soll
Die Erfindung wurde angesichts des Problems geschaffen, und es liegt ihre die Aufgabe zugrunde, einen Luftreifen, dessen Rollwiderstand verringert sein kann und der mit einer kurzen Herstellzykluszeit leicht hergestellt werden kann, sowie ein Verfahren zum Herstellen dieses Luftreifens zu schaffen.
Maßnahmen zum Lösen dieses Problems
Durch die Erfindung ist Folgendes geschaffen: ein Verfahren zum Herstellen eines Luftreifens zum Ausbilden eines Laufflächenabschnitts durch spiralförmiges Aufwickeln eines Kautschukstreifenelements in der Umfangsrichtung eines Reifens auf teilweise überlappende Weise, dadurch gekennzeichnet, dass unter Verwendung einer Extrudiermaschine zum kontinuierlichen Extrudieren eines Kautschukstreifenelements, dessen Querschnitt in einen ersten Bereich aus einem leitenden Kautschuk und einen zweiten Bereich aus einem nicht leitenden Kautschuk unterteilt ist, das Kautschukstreifenelement auf ein Rotations-Trägerelement gewickelt wird, während das Flächenverhältnis des ersten Bereichs relativ zum Querschnitt des Kautschukstreifenelements in der Reifenbreitenrichtung verändert wird.
Gemäß der Erfindung kann, da ein Kautschukstreifenelement, dessen Querschnitt in einen ersten Bereich aus leitendem Kautschuk und einen zweiten Bereich aus nicht leitendem Kautschuk unterteilt ist, kontinuierlich von einer Extrudiermaschine extrudiert wird und das so extrudierte Kautschukstreifenelement auf eine Trommel gewickelt wird, das Flächenverhältnis des ersten Bereichs aus dem leitenden Kautschuk in Bezug auf den Gesamtquerschnitt des Kautschukstreifenelements wahlfrei geändert werden, ohne dass die Drehung der Trommel während des Aufwickelvorgangs für das Kautschukstreifenelement zu stoppen wäre, was es ermöglicht, einen Luftreifen herzustellen, bei dem der Luftreifen Kautschuk teilweise im Laufflächenabschnitt in der Reifenbreitenrichtung angeordnet ist, ohne dass die Herstellzykluszeit zu erhöhen wäre.
Beim Verfahren zum Herstellen eines Kautschukstreifenelements gemäß der Erfindung kann der erste Bereich, der den Querschnitt des Kautschukstreifenelements bildet, breiter als der zweite Bereich vorliegen, wodurch dann, wenn der Laufflächenabschnitt durch ein Kautschukstreifenelement auszubilden ist, das nun so hergestellt wird, dass es dadurch mehrere Schichten aufweist, dass das Kautschukstreifenelement auf die Außenumfangsseite des Reifens umgelegt wird, der leitende Kautschuk im Kautschukstreifenelement auf gewährleistete Weise in einem solchen Zustand mit sich selbst in Kontakt gebracht werden kann, in dem der leitende Kautschuk sich selbst an der Grenzflächen zwischen den jeweiligen Schichten schneidet.
Außerdem kann, bei diesem Herstellverfahren, das Kautschukstreifenelement zu einer Querschnittsform extrudiert werden, deren Dicke von einem zentralen Abschnitt in der Breitenrichtung zu den beiden Seiten hin allmählich abnimmt, wodurch nicht nur der Laufflächenabschnitt mit guter Genauigkeit extrudiert werden kann, sondern auch das Auftreten eines Lufteinschlussdefekts, wie er in einer Reifenfläche auftritt, verhindert werden kann.
Ferner kann, bei diesem Herstellverfahren, das Kautschukstreifenelement auf solche Weise extrudiert werden, dass das Flächenverhältnis des ersten Bereichs in den beiden Seitenabschnitten in der Reifenbreitenrichtung größer als in einem zentralen Abschnitt in der Reifenbreitenrichtung wird, wodurch ein Luftreifen mit einer Funktion zum Verhindern statischer Ladungen hergestellt werden kann, bei dem die im Laufflächenabschnitt enthaltende Menge an leitendem Kautschuk verringert ist.
Durch die Erfindung ist auch Folgendes geschaffen: ein Luftreifen, bei dem ein Kautschukstreifenelement in der Reifenumfangsrichtung auf teilweise überlappende Weise spiralförmig zumindest in einem Reifenaußenumfangsseitenabschnitt eines Laufflächenabschnitts auf ein Rotations-Trägerelement gewickelt wird, dadurch gekennzeichnet, dass der Querschnitt des Kautschukstreifenelements in einen ersten Bereich aus einem leitenden Kautschuk und einem zweiten Bereich aus einem nicht leitenden Kautschuk unterteilt ist, und dass sich das Flächenverhältnis des ersten Bereichs relativ zum Querschnitt des Kautschukstreifenelements in der Reifenbreitenrichtung ändert.
Vorteil der Erfindung
Gemäß der Erfindung kann ein Luftreifen hergestellt werden, bei dem leitender Kautschuk an einer wahlfreien Position des Laufflächenabschnitts in der Reifenbreitenrichtung angeordnet ist, ohne dass die Herstellzykluszeit erhöht wäre, was es ermöglicht, eine Änderung des Reifensaufbaus auf flexible Weise zu meistern.
Beste Art zum Ausführen der Erfindung
(Erste Ausführungsform)
Nachfolgend wird eine erste Ausführungsform der Erfindung unter Bezug auf die Zeichnungen beschrieben.
Die 1 ist eine Schnittansicht, die ein Beispiel eines Luftreifens zeigt, der durch ein Herstellverfahren gemäß der Ausführungsform hergestellt wird, und die 2A, 2B zeigt Schnittansichten von Kautschukstreifenelementen, wie sie bei diesem Herstellverfahren verwendet werden.
Ein Luftreifen (nachfolgend als Reifen bezeichnet) T1, wie er bei dieser Ausführungsform herzustellen ist, enthält beispielsweise, wie es in der 1 dargestellt ist, ein Paar von Felgendrahtabschnitten 7, Seitenwandabschnitte 3, die sich in einer Reifenradialrichtung jeweils ausgehend von den Felgendrahtabschnitten 7 erstrecken, und einen Laufflächenabschnitt 2, der zwischen den Seitenwandabschnitten 3 vorhanden ist, und eine aus Karkassenlagen aufgebauten Karkassenschicht 5 sorgt für eine Verstärkung zwischen den Felgendrahtabschnitten 7. Am Innenumfang und am Außenumfang der Karkassenschicht 5 sind ein Innenschichtabschnitt 1 bzw. eine Gürtelschicht 6, in der zwei interne und externe Gürtellagen aufeinander laminiert sind, vorhanden, um den Luftdruck zu halten.
Der Laufflächenabschnitt 2 besteht aus Schulterabschnitten 2a, 2a, die an den beiden Seiten in der Reifenbreitenrichtung vorhanden sind, und einem zentralen Laufflächenabschnitt 2b, der zwischen den Schulterabschnitten 2a, 2a vorhanden ist, wobei die Schulterabschnitte 2a und der zentrale Laufflächenabschnitt 2b durch ein Kautschukstreifenelement 10 aufgebaut sind, das auf überlappende Weise aufgewickelt ist.
Dieses Kautschukstreifenelement 10 ist mit einer Bandform mit flacher Querschnittsform, wie einer im Wesentlichen halbmondartigen Form, einer flachen, im Wesentlichen dreiecksartigen Form oder einer flachen, im Wesentlichen trapezartigen Form ausgebildet, bei der hauptsächlich ein zentraler Abschnitt in der Breitenrichtung am dicksten ist und die Dicke von diesem zentralen Abschnitt zu den beiden Seiten hin allmählich abnimmt.
Genauer gesagt, verfügt ein die Schulterabschnitte 2a, 2a aufbauendes Kautschukstreifenelement 10a, wie es in der 2A dargestellt ist, über einen Querschnitt aus einem leitenden Kautschukmaterial (einem ersten Bereich) 12a aus einem leitenden Kautschukmaterial sowie einem nicht leitenden Kautschukmaterial (einem zweiten Bereich) 14a aus einem nicht leitenden Kautschukmaterial, und der leitende Kautschukbereich 12a ist breiter als der nicht leitende Kautschuk 14a. Andererseits besteht ein den zentralen Laufflächenabschnitt 2b aufbauendes Kautschukstreifenelement 10b, wie es in der 2B dargestellt ist, nur aus einem nicht leitenden Kautschukbereich (einem zweiten Bereich) 14b, und es verfügt über keinen leitenden Kautschukbereich aus einem leitenden Kautschukmaterial.
Nun wird ein Beispiel eines Kautschukstreifenelements 10, wie es bei dieser Ausführungsform verwendet wird, unter Bezugnahme auf die 2A beschrieben. Der Querschnitt des Kautschukstreifenelements 10 verfügt über eine im Wesentlichen halbmondartige Form mit einer Breitenabmessung W von 5 bis 50 mm und einer Dickenabmessung T1 von 0,5 bis 30 mm, wobei eine Dickenabmessung T2 des leitenden Kautschukstreifenelements 12a des Kautschukstreifenelements 10a 0,05 bis 0,2 mm wird. Außerdem ist, obwohl für die Abmessung und die Form des Kautschukstreifens keine spezielle Einschränkung auf das Beschriebene gilt, die Querschnittsform aus dem Gesichtspunkt der Dimensionsgenauigkeit des Laufflächenabschnitts sowie des Gewichtsausgleichs und der Gleichmäßigkeit des Reifens vorzugsweise klein.
Hierbei bezeichnet das den ersten Bereich aufbauende leitende Kautschuk eine leitende Kautschukverbindung mit einem spezifischen Volumenwiderstand von unter 10⁸ Ω·cm, und beispielhaft kann eine Kautschukverbindung genannt werden, die als Verstärkungsmittel viel Ruß enthält. Das leitende Kautschukmaterial kann dadurch erhalten werden, dass, neben Ruß, eine vorbestimmte Menge eines bekannten, Leitfähigkeit verleihenden Materials zugemischt wird, wie ein Material auf Kohlenstoffbasis mit Kohlefasern, Graphit oder dergleichen sowie ein Material auf Metallbasis mit Metallpulver, Metalloxid, Metallflocken, Metallfasern oder dergleichen. Außerdem bezeichnet das den zweiten Bereich aufbauende nicht leitende Kautschukmaterial eine nicht leitende oder isolierende Kautschukverbindung mit einem spezifischen Volumenwiderstand von 10⁸ Ω·cm und mehr, und beispielhaft kann eine Kautschukverbindung genannt werden, in die, an Stelle von Ruß, Siliciumoxid mit hohem Anteil als Verstärkungsmittel eingemischt ist. Der nicht leitende Kautschuk die ser Ausführungsform ist dergestalt, dass er 40 bis 100% Siliciumoxid, als Gewichtsanteil, enthält.
Als Nächstes wird ein Aufbauverfahren für den Laufflächenabschnitt 2 des Reifens T beschrieben.
Die 3 ist eine Zeichnung zum Erläutern eines Verfahrens zum Aufbauen des Laufflächenabschnitts 2 durch Aufwickeln eines durch eine Extrudiermaschine 100 extrudierten Kautschukstreifenelements 10, die 4 ist eine beispielhafte Zeichnung zum Erläutern eines Verfahrens zum Aufwickeln des Kautschukstreifenelements 10 auf ein Rotations-Trägerelement 120, und die 5 ist eine Schnittansicht zum Veranschaulichen eines Verfahrens zum Aufbauen des Laufflächenabschnitts 2 unter Verwendung des Kautschukstreifenelements 10.
Bei einem Herstellprozess für den Reifen T wird der Laufflächenabschnitt 2 des Reifens T dadurch aufgebaut, dass das von der Extrudiermaschine 100 extrudierte Kautschukstreifenelement 10, wie in der 3 dargestellt, auf das Rotations-Trägerelement 120, wie eine Aufbautrommel oder einen nicht vulkanisierten Reifen (nicht dargestellt), an dem Felgendrahtabschnitte gehalten werden, aufgewickelt wird.
Genauer gesagt, enthält die das Kautschukstreifenelement 10 extrudierende Extrudiermaschine 100, wie es in der 3 dargestellt ist, ein Paar von Hauptkörperkästen 102, 103, die jeweils zylinderförmig ausgebildet sind und in deren Innerem jeweils Kautschukzuführschraubenschäfte 107, 109 vorhanden sind, ein Paar von Kopfabschnitten 104, 105 mit Zahnradpumpen, die anschließend an distale Enden der Hauptkörperkästen 102 bzw. 103 vorhanden sind, einen Kautschukvereinigungsabschnitt 106, der gemeinsam an distalen Enden der Kopfabschnitte 104, 105 vorhanden ist, und eine Extrudierdüse 108, die an ein distales Ende des Kautschukvereinigungsabschnitts 106 angesetzt ist, da mit dafür gesorgt wird, dass ein nicht leitendes Kautschukmaterial Q2 von einer Schütte 110 in das Innere des Hauptkörperkastens 102 geliefert wird, und dafür gesorgt wird, dass ein leitendes Kautschukmaterial Q1 von einer Schütte 111 in das Innere des Hauptkörperkastens 103 geliefert wird. Die beiden Kautschukmaterialien Q1, Q2, die auf diese Weise an die Hauptkörperkästen 102, 103 geliefert werden, werden durch die Drehung der Schraubenschäfte 107 bzw. 109 vorwärts transportiert und dann werden sie durch die Zahnradpumpen der Kopfabschnitte 104, 105 auf solche Weise an den Kautschukvereinigungsabschnitt 106 transportiert, dass erforderliche Strömungsraten realisiert werden.
Im Kautschukvereinigungsabschnitt 106 werden das Kautschukmaterial Q1 und das Querschnittmaterial Q2 zu Formen ausgebildet, die dem leitenden Kautschukbereich 12a bzw. dem nicht leitenden Kautschukbereich 14a entsprechen, und sie werden miteinander vereinigt, wodurch über die Extrudierdüse 108, deren Auslassöffnung 108a mit einer Form ausgebildet ist, die zur Querschnittsform des Kautschukstreifenelements 10 passt, ein band-förmiges Kautschukstreifenelement 10a kontinuierlich extrudiert wird, dessen Querschnitt in einen leitenden Kautschukbereich 12a und einen nicht leitenden Kautschukbereich 14a unterteilt ist, wie es in der 2A dargestellt ist.
Bei der auf die oben beschriebene Weise konfigurierten Extrudiermaschine 100 wird durch Stoppen der Betriebsabläufe des Schraubenschafts 109 im Hauptkörperkasten 103, in den das leitende Kautschukmaterial Q1 geliefert wird, und der Zahnradpumpe 105 ausgehend von einem Extrudierzustand des Kautschukstreifenelements 10a, und durch Steuern des Schraubenschafts 107 im anderen Hauptkörperkasten 102, in den das nicht leitende Kautschukmaterial Q2 geliefert wird und der Zahnradpumpe 104 auf solche Weise, dass eine vorbestimmte Strömungsrate des an den Kautschukvereinigungsabschnitt 106 gelieferten Kautschukmateri als realisiert wird, von der Extrudiermaschine 100 ohne Stoppen des Betriebs derselben kontinuierlich ein Kautschukstreifenelement 10b extrudiert, das nur aus einem nicht leitenden Kautschukbereich 14b besteht.
Andererseits wird dadurch, dass dafür gesorgt wird, dass sich der Schraubenschaft 109 im Hauptkörperkasten 103 und die Zahnradpumpe 105 der Extrudiermaschine 100, deren Drehung gestoppt wurde, ausgehend von einem extrudierten Zustand des Kautschukstreifenelements 10b mit einer vorbestimmten Geschwindigkeit drehen, und der Schraubenschaft 107 im anderen Hauptkörperkasten 102, in den das nicht leitende Kautschukmaterial Q2 geliefert wird, und die Zahnradpumpe 104 zum Verringern ihrer Drehzahlen auf solche Weise gesteuert werden, dass die vorbestimmte Strömungsrate des an den Kautschukvereinigungsabschnitt 106 gelieferten Kautschukmaterials realisiert wird, ein Kautschukstreifenelement 10a, dessen Querschnitt in einen leitenden Kautschukbereich 12a und einen nicht leitenden Kautschukbereich 14a unterteilt ist, kontinuierlich extrudiert, ohne dass der Betrieb der Extrudiermaschine 100 gestoppt würde.
Auf diese Weise kann die Extrudiermaschine 100 die zwei Arten von Kautschukstreifenelementen 10a, 10b extrudieren, die in Bezug auf das Flächenverhältnis des leitenden Kautschukbereichs relativ zum Querschnitt des Kautschukstreifenelements voneinander verschieden sind, wobei zwischen ihnen mit einem wahlfreien Timing umgeschaltet wird, ohne dass der Betrieb der Extrudiermaschine 100 zu stoppen wäre, was durch Steuern der Strömungsrate des leitenden Kautschukbereichs Q1 und des nicht leitenden Kautschukbereichs Q2, die dem Kautschukvereinigungsabschnitt 106 zugeführt werden, erfolgt.
Die auf die oben beschriebene Weise extrudierten Kautschukstreifenelemente 10a, 10b werden dann auf das Rotations-Trägerelement 120 aufgewickelt, das auf solche Weise angeordnet ist, dass es der Extrudiermaschine 100 über Rollen 114 zum Einführen der Kautschukstreifenelemente 10a, 10b gegenübersteht, die jeweils von der Extrudiermaschine 100 mit Bandform mit vorbestimmter Querschnittsform zum Rotations-Trägerelement 120 extrudiert werden, während die Querschnittsformen der Kautschukstreifen 10a, 10b geeignet geformt werden. Das Rotations-Trägerelement 120 kann sich um eine Achse 120a drehen, und die Kautschukstreifenelemente 10a, 10b werden entlang einer Reifenumfangsrichtung aufgewickelt, während sich das Rotations-Trägerelement 120 in einer durch einen Pfeil K gekennzeichneten Richtung dreht. Die so auf das Rotations-Trägerelement 120 aufgewickelten Kautschukstreifenelemente 10a, 10b werden durch eine Walze 116 gegen eine Wicklungsfläche 120b des Rotations-Trägerelements 120 gedrückt.
Die 4 ist eine Ansicht, sie sie sich ergibt, wenn das Rotations-Trägerelement 120 der Aufbautrommel von oben gesehen wird, und ein Pfeil A kennzeichnet die Reifenumfangsrichtung, während ein Pfeil B eine Reifenbreitenrichtung (axiale Richtung) kennzeichnet. Wenn die Kautschukstreifenelemente 10a, 10b spiralförmig entlang der Reifenumfangsrichtung aufgewickelt werden, wobei nicht nur das Rotations-Trägerelement 120 gedreht wird, sondern auch entweder die Extrudiermaschine 100 oder das Rotations-Trägerelement 120 entlang der Reifenbreitenrichtung verschoben wird, um die Extrudiermaschine 100 entlang der Reifenbreitenrichtung B relativ zu verschieben, werden die benachbarten Kautschukstreifenelemente 10a, 10b in teilweise überlappender Weise aufgewickelt. Wenn dies erfolgt, wird, wie es in der 10 dargestellt ist, durch Steuern der Relativverschiebegeschwindigkeit in der Reifenbreitenrichtung B das Überlappungsausmaß S zwischen den benachbarten Kautschukstreifenelementen eingestellt, um einen Neigungswinkel β der Kautschukstreifenelemente 10a, 10b relativ zur Wicklungsfläche 120b des Rotations-Trägerelements 120 auf solche Weise zu steuern, dass er einen vorbestimmten Wert einnimmt. Die Betriebsabläufe der Extrudiermaschine 100 und des Rotations-Trägerelements 120 werden durch eine Steuerungseinheit 130 gesteuert.
Beim Aufbauen des Laufflächenabschnitts 2 auf einen Gürtelabschnitt 6, der auf der Wicklungsfläche 120b des Rotations-Trägerelements 120 ausgebildet ist, unter Verwendung der auf die oben beschriebene Weise aufgebauten Extrudiermaschine 100, wird als Erstes, durch Steuern des Schraubenschafts 107 im Hauptkörperkasten 102, in den das nicht leitende Kautschukmaterial Q2 geliefert wird, und der Zahnradpumpe 104 auf solche Weise, dass das Kautschukmaterial mit vorbestimmter Strömungsrate an den Kautschukvereinigungsabschnitt 106 geliefert wird, wie es in der 5 dargestellt ist, das Kautschukstreifenelement 10b durch die Extrudiermaschine 100 extrudiert, und das so extrudierte Kautschukstreifenelement 10b wird auf das Rotations-Trägerelement 120 aufgewickelt, während es von einer Wicklungsstartposition P1 in einem zentralen Abschnitt des Rotations-Trägerelements 120, der einem zentralen Abschnitt des Laufflächenabschnitts 2 entspricht, in der Reifenbreitenrichtung zu einem Endabschnitt (beispielsweise dem rechten Endabschnitt) verschoben wird.
Darauf folgend wird, wenn das Kautschukstreifenelement 10b eine dem Schulterabschnitt 2a entsprechende Position P2, ausgehend vom mittleren Teil des Wicklungsvorgangs des Kautschukstreifenelements 10b, erreicht, dafür gesorgt, dass sich der Schraubenschaft 109 im Hauptkörperkasten 103, in den das leitende Kautschukmaterial Q1 geliefert wird, und die Zahnradpumpe 105 der Extrudiermaschine 100 mit einer vorbestimmten Geschwindigkeit drehen, während der Schraubenschaft 107 im anderen Hauptkörperkasten 102, in den das nicht leitende Kautschukmaterial Q2 geliefert wird, und die Zahnradpumpe 105 so gesteuert werden, dass ihre Drehzahlen auf solche Weise verringert werden, dass die vorbestimmte Strömungsrate des an den Kautschukvereinigungsabschnitt 106 gelieferten Kautschukmaterials erzielt wird.
Durch Steuern der Extrudiermaschine 100 auf die oben beschriebene Weise wird das Kautschukstreifenelement 10a ohne Unterbrechung von ihr extrudiert, um an das Rotations-Trägerelement 120 geliefert zu werden, und wenn es ein rechtes Ende erreicht, wird es zur Reifenaußenumfangsseite umgelegt, um weiterhin aufgewickelt zu werden, während es in der Reifenbreitenrichtung vom rechten Ende zum anderen Endabschnitt (einem linken Endabschnitt) verschoben wird, wodurch der Schulterabschnitt 2a des Laufflächenabschnitts 2 aufgebaut wird. Im so hergestellten Schulterabschnitt 2a ist, da die Spiralrichtungen vor und nach der Zurückfalzstelle des Kautschukstreifenelements 10a einander entgegengesetzt sind, ein Abschnitt erzeugt, in dem das Kautschukstreifenelement 10a sich selber schneidet. In diesem Schnittabschnitt ist dadurch, dass der leitende Kautschukbereich 12a des Kautschukstreifenelements 10a als Ergebnis seines Zurückfalzens auf die genannte Weise mit sich selbst in Kontakt steht, ein leitender Pfad 2c gebildet, um statische Elektrizität von einer unter dem Laufflächenabschnitt 2 liegenden Gürtelschicht 6 zur Oberfläche der Lauffläche freizusetzen.
Darauf folgend werden, wenn das Kautschukstreifenelement 10a eine dem Laufflächenabschnitt 2b entsprechende Position P3 ausgehend vom mittleren Teil seines Wicklungsvorgangs erreicht, der Schraubenschaft 109 im Hauptkörperkasten 103, in den das leitende Kautschukmaterial Q1 geliefert wird, und die Zahnradpumpe 104 der Extrudiermaschine 100 hinsichtlich ihres Betriebs gestoppt, während der Schraubenschaft 107 im anderen Hauptkörperkasten 102, in den das nicht leitende Kautschukmaterial Q2 geliefert wird, und die Zahnradpumpe 105 so gesteuert werden, dass ihre Drehzahlen auf solche Weise verringert werden, dass die vorbestimmte Strömungsrate des an den Kautschukvereinigungsabschnitt 106 gelieferten Kautschukmaterials realisiert wird. Durch Steuern der Extrudiermaschine 100 auf die oben beschriebene Weise wird von ihr ein Kautschukstreifenelement 10b ohne jede Unterbrechung extrudiert, um an das Rotations-Träger element 120 geliefert zu werden, und es wird auf dieses aufgewickelt, während es zum linken Endabschnitt hin nach links verschoben wird, wo dass der zentrale Laufflächenabschnitt 2b des Laufflächenabschnitts 2 aufgebaut wird.
Darauf folgend wird, wenn das Kautschukstreifenelement 10b eine dem Schulterabschnitt 2a entsprechende Position P4 ausgehend vom mittleren Teil seines Wicklungsvorgangs erreicht, durch Steuern der Extrudiermaschine 100 auf solche Weise, dass dafür gesorgt wird, dass sich die Schraubenschäfte 107, 109 und die Zahnradpumpe 104, 105 mit vorbestimmten Geschwindigkeiten auf die oben beschriebene Weise drehen, um vorbestimme Strömungsraten der an den Kautschukvereinigungsabschnitt 106 gelieferten Kautschukmaterialien Q1, Q2 zu realisieren, von der Extrudiermaschine 100 ein Kautschukstreifenmaterial 10a extrudiert, um an das Rotations-Trägerelement 120 geliefert zu werden, und es wird auf dieses aufgewickelt, während es von rechts nach links verschoben wird. Wenn das Kautschukstreifenelement 10a das linke Ende erreicht, wird es zur Reifenaußenumfangsseite umgelegt, um weiterhin aufgewickelt zu werden, während es von links nach rechts verschoben wird, wodurch der Schulterabschnitt 2a des Laufflächenabschnitts 2 aufgebaut wird. Wie im oben beschriebenen Fall ist im so aufgebauten Schulterabschnitt 2a, im Abschnitt, in dem sich das Kautschukstreifenelement 10a selbst schneidet, durch den leitende Kautschukbereich 12a des Kautschukstreifenelements 10a, das dadurch, dass es zurück umgelegt wurde, mit sich selbst in Kontakt gebracht ist, ein leitender Pfad 2c gebildet, um statische Elektrizität von einer unter dem Laufflächenabschnitt 2 liegenden Gürtelschicht 6 zur Oberfläche der Lauffläche frei zu setzen.
Darauf folgend wird, wenn das Kautschukstreifenelement 10a eine dem zentralen Laufflächenabschnitt 2b entsprechende Position P5 ausgehend von der Mitte seines Wicklungsvorgangs erreicht, durch Steuern der Extrudiermaschine 100 auf die oben beschrie bene Weise von ihr ein Kautschukstreifenelement 10b extrudiert, um an das Rotations-Trägerelement 120 geliefert zu werden, und es wird aufgewickelt, während es nach rechts verschoben wird, wodurch der zentrale Laufflächenabschnitt 2b des Laufflächenabschnitts 2 aufgebaut wird und der Laufflächenabschnitt 2 fertiggestellt wird.
Wie bisher beschrieben, kann durch Aufwickeln der Kautschukstreifenmaterialien 10a, 10b, bei denen dafür gesorgt ist, dass sich die Flächenverhältnisse in der Reifenbreitenrichtung auf dem Rotations-Trägerelement 120 in solcher Weise unterscheiden, dass das Flächenverhältnis des leitenden Kautschukgebiets 12 relativ zum Querschnitt des Kautschukstreifenelements 10 größer wird, wie es in der 5 dargestellt ist, der Laufflächenabschnitt 2 hergestellt werden, der einen Schulterabschnitt 2a aus dem leitenden Kautschukmaterial und dem nicht leitenden Kautschukmaterial, dem die Funktion des Beseitigens statischer Ladungen verliehen ist und dem zentralen Laufflächenabschnitt 2b aus dem nicht leitenden Kautschukmaterial zwischen den Schulterabschnitten 2a besteht.
Außerdem wird, bei dieser Ausführungsform, beim Aufbauen des Laufflächenabschnitts 2 durch Aufwickeln des Kautschukstreifenelements 10 auf das Rotations-Trägerelement 120, der Wicklungsvorgang ausgehend vom zentralen Abschnitt des Rotations-Trägerelements 120, der dem zentralen Abschnitt des Laufflächenabschnitts 2 entspricht, gestartet, und das Kautschukstreifenelement 10 wird in der Reifenbreitenrichtung zum einen Seitenabschnitt verschoben. Dann wird, wenn das Kautschukstreifenelement 10 den einen Endabschnitt erreicht, dasselbe zur Reifenaußenumfangsseite hin umgelegt, um weiterhin aufgewickelt zu werden, während es in der Reifenbreitenrichtung vom rechten Ende zum linken Endabschnitt verschoben wird. Dann wird, wenn das Kautschukstreifenmaterial 10 den anderen Endabschnitt erreicht, dasselbe zur Reifenaußenumfangsseite umgelegt, um weiterhin in der Reifenbreitenrichtung vom linken Ende zum rechten Endabschnitt hin verschoben zu werden, um dadurch bis an eine Position gewickelt zu werden, die im Wesentlichen mit der Wicklungsstartposition übereinstimmt. So kann, da das Kautschukstreifenmaterial 10 auf im Wesentlichen S-förmige Weise gewickelt wird, der Ausgleich zwischen den beiden Seiten in der Reifenbreitenrichtung verbessert werden.
Es ist zu beachten, dass zwar bei dieser Ausführungsform als die Schulterabschnitte 2a aufbauendes Kautschukstreifenmaterial 10a ein solches Kautschukstreifenmaterial 10 verwendet ist, bei dem das Flächenverhältnis des leitenden Kautschukbereichs 12a relativ zum Querschnitt des Kautschukstreifenmaterials 10 konstant ist, aber beispielsweise dafür gesorgt werden kann, dass das Flächenverhältnis des leitenden Kautschukbereichs 12a relativ zum Querschnitt des Kautschukstreifenmaterials 10a kleiner wird, während sich das Kautschukstreifenmaterial 10a im Schulterabschnitt 2a in der Reifenbreitenrichtung zum Endabschnitt hin erstreckt, wodurch die Menge an verwendetem leitendem Kautschuk verringert werden kann, um eine weitere Verringerung des Rollwiderstands zu realisieren.
(Modifizierte Beispiele)
Als Nächstes werden modifizierte Beispiele der Erfindung auf Grundlage der Zeichnungen beschrieben. Die 6 ist eine Schnittansicht eines Reifens, wie er durch ein Herstellverfahren gemäß dem modifizierten Beispiel hergestellt wird. Wie es in der 6 dargestellt ist, unterscheidet sich das modifizierte Beispiel von der ersten Ausführungsform dadurch, dass zwischen einer Gürtelschicht 6 und einem Laufflächenabschnitt 2 ein Basiskautschukabschnitt 8 aus einem leitenden Kautschukmaterial vorhanden ist. Es ist zu beachten, dass Aufbauen, die mit solchen bei der ersten Ausführungsform übereinstimmen, gleiche Bezugszahlen zugeordnet sind, um die zugehörige Beschreibung wegzulassen.
Der Basiskautschukabschnitt 8 wird dadurch aufgebaut, dass ein von der oben genannten Extrudiermaschine 100 extrudiertes Kautschukstreifenmaterial 10c auf einen Gürtelabschnitt 6, der auf einer Wicklungsfläche 120b eines Rotations-Trägerelements 120 ausgebildet ist, auf überlappende Weise aufgewickelt wird.
Genauer gesagt, wird, wie es in der 3 dargestellt ist, durch Stoppen des Schraubenschafts 107 im Hauptkörperkasten 102, in den das nicht leitende Material Q2 an den Kautschukvereinigungsabschnitt 106 geliefert wird, und der Zahnradpumpe 104 sowie durch Steuern des Schraubenschafts 109 im anderen Hauptkörperkasten 103, in den das leitende Kautschukmaterial Q1 geliefert wird, und der Zahnradpumpe 105 auf solche Weise, dass eine vorbestimmte Strömungsrate des an den Kautschukvereinigungsabschnitt 106 der Extrudiermaschine 100 gelieferten Kautschukmaterials realisiert wird, ein Kautschukstreifen 110, der, wie es in der 7 dargestellt ist, nur aus einem leitenden Kautschukbereich 12c besteht, kontinuierlich von der Extrudiermaschine 100 extrudiert.
Wie es in der 7 dargestellt ist, wird damit begonnen, dass auf solche Weise von der Extrudiermaschine 100 extrudierte Kautschukstreifenmaterial 10c in der Reifenbreitenrichtung von einem Seitenabschnitt (beispielsweise einem rechten Seitenabschnitt) S1 aus aufzuwickeln und es weiter aufzuwickeln, während es zu einem Endabschnitt (beispielsweise einem rechten Ende) hin verschoben wird. Wenn das Kautschukstreifenmaterial 10c das rechte Ende erreicht, wird es zur Reifenaußenumfangsseite hin umgelegt, um weiterhin aufgewickelt zu werden, während es von rechts nach links verschoben wird. Außerdem wird, wenn das Kautschukstreifenmaterial 10c das linke Ende erreicht, dasselbe zur Reifenaußenumfangsseite umgelegt, um weiterhin aufgewickelt zu werden, während es von links nach rechts verschoben wird, um dadurch den Basiskautschukabschnitt 8 aufzubauen.
Es ist zu beachten, dass zwar bei diesem modifizierten Beispiel der Basiskautschukabschnitt 8 dadurch aufgewickelt wird, dass das Kautschukstreifenmaterial 10c auf die auf der Wicklungsfläche 120b des Rotations-Trägerelements 120 gehaltene Gürtelschicht 6 spiralförmig aufgewickelt wird, jedoch der Basiskautschukabschnitt 8 dadurch auf der Gürtelschicht 6 aufgebaut werden kann, dass ein Basiskautschukelement 8a, das mit einer vorbestimmten Länge ausgebildet ist, die der Länge des Basiskautschukabschnitts 8 in der Reifenbreitenrichtung entspricht, auf die auf der Wicklungsfläche 120b des Rotations-Trägerelements 120 gehaltene Gürtelschicht 6 aufgewickelt wird. Wenn dies erfolgt, kann, wie es in der 9 dargestellt ist, das Basiskautschukelement 8a dergestalt sein, dass es eine leitende Kautschukschicht 8c aufweist, die mit den Schulterabschnitten 2a des Laufflächenabschnitts 2 auf dem Basisabschnitt 8b aus dem nicht leitenden Kautschukmaterial in elektrisch leitender Verbindung steht, und durch Verwenden des oben beschriebenen Basiskautschukelements 8a kann der Basiskautschukabschnitt 8 zwischen die Gürtelschicht 6 und den Laufflächenabschnitt 2 eingefügt werden, ohne dass die Funktion des Beseitigens statischer Ladungen und der Rollwiderstand beeinträchtigt wären.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 Schnittansicht, die ein Beispiel eines Luftreifens zeigt, wie er durch ein Herstellverfahren gemäß einer ersten Ausführungsform hergestellt wurde.
2A Schnittansicht eines Kautschukstreifenmaterials, wie es beim Herstellverfahren gemäß der Ausführungsform verwendet wird.
2B Schnittansicht eines Kautschukstreifenmaterials, wie es beim Herstellverfahren gemäß der Ausführungsform verwendet wird.
3 Zeichnung zum Erläutern eines Verfahrens zum Aufbauen eines Laufflächenabschnitts durch Aufwickeln eines von einer Extrudiermaschine extrudierten Kautschukstreifenelements.
4 Draufsicht zum Erläutern eines Aufwickelverfahrens für das Kautschukstreifenmaterial.
5 Schnittansicht zum Veranschaulichen eines Verfahrens zum Aufbauen des Laufflächenabschnitts unter Verwendung des Kautschukstreifenmaterials.
6 Schnittansicht, die ein Beispiel eines Luftreifens zeigt, der durch ein Herstellverfahren gemäß einem modifizierten Beispiel hergestellt wurde.
7 Schnittansicht zum Veranschaulichen eines Verfahrens zum Aufbauen eines Basiskautschukabschnitts und eines Laufflächenabschnitts gemäß dem modifizierten Beispiel.
8 Schnittansicht eines Kautschukstreifenmaterials, das zum Aufbauen des Basiskautschukabschnitts verwendet wird.
9 Schnittansicht eines Basiskautschukabschnitts und eines Laufflächenabschnitts gemäß einem weiteren modifizierten Beispiel.
10 Schnittansicht zum Erläutern eines Aufwickelverfahrens für ein Kautschukstreifenmaterial.

1: Innenschichtkautschukabschnitt
2: Laufflächenkautschukabschnitt
2a: Schulterabschnitt
2b: Zentraler Laufflächenabschnitt
2c: Leitender Pfad
3: Seitenwandkautschukabschnitt
4: Felgenwulstbandkautschukabschnitt
5: Karkassenschicht
6: Gürtelschicht
7: Felgendrahtabschnitt
8: Basiskautschukabschnitt
10, 10a, 10b, 10c: Kautschukstreifenmaterial
12a, 12c: Erstes Gebiet (leitendes Kautschukmaterial)
14a, 14b: Zweiter Bereich (nicht leitendes Kautschukmaterial)
100: Extrudiermaschine
102, 103: Hauptkörperkasten
104, 105: Kopfabschnitt
106: Kautschukvereinigungsabschnitt
102: Schaft
108: Aufbaudüse
108a: Füllöffnung
109: Achse
110, 111: Schütte
114: Kalandrierrolle
116: Walze
120: Rotations-Trägerelement
120a: Drehachse
120b: Wicklungsfläche
130: Steuerungseinheit
T1, T2: Reifen
Q1: leitendes Kautschukmaterial
Q2: nicht leitendes Kautschukmaterial

Es ist eine Aufgabe, die Zykluszeit zum Herstellen eines Luftreifens mit niedrigem Rollwiderstand zu verkürzen und einen solchen Luftreifen zu schaffen.
Als Maßnahme hierfür wird beim Aufbauen eines Laufflächenabschnitts durch spiralförmiges Aufwickeln eines Kautschukstreifenmaterials, dessen Querschnitt in einen ersten Bereich aus einem leitenden Kautschuk und einen zweiten Bereich aus einem nicht leitenden Kautschuk in der Reifenbreitenrichtung unterteilt ist, auf teilweise überlappende Weise unter Verwendung einer Extrudiermaschine, die das Kautschukstreifenmaterial kontinuierlich extrudiert, dafür gesorgt, dass sich das Flächenverhältnis des ersten Bereichs relativ zum Querschnitt des Kautschukstreifenmaterials in der Reifenbreitenrichtung ändert.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- JP 2004-338621 A [0007]

Claims

Verfahren zum Herstellen eines Luftreifens zum Ausbilden eines Laufflächenabschnitts durch spiralförmiges Aufwickeln eines Kautschukstreifenelements in der Umfangsrichtung eines Reifens auf teilweise überlappende Weise, dadurch gekennzeichnet, dass unter Verwendung einer Extrudiermaschine zum kontinuierlichen Extrudieren eines Kautschukstreifenelements, dessen Querschnitt in einen ersten Bereich aus einem leitenden Kautschuk und einen zweiten Bereich aus einem nicht leitenden Kautschuk unterteilt ist, das Kautschukstreifenelement auf ein Rotations-Trägerelement gewickelt wird, während das Flächenverhältnis des ersten Bereichs relativ zum Querschnitt des Kautschukstreifenelements in der Reifenbreitenrichtung verändert wird.
Verfahren zum Herstellen eines Luftreifens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Bereich breiter als der zweite Bereich vorhanden ist.
Verfahren zum Herstellen eines Luftreifens nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Kautschukstreifenelement zu einer Querschnittsform extrudiert wird, deren Dicke von einem zentralen Abschnitt in der Breitenrichtung zu den beiden zugehörigen Seiten hin allmählich abnimmt.
Verfahren zum Herstellen eines Luftreifens nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Kautschukstreifenelement auf solche Weise extrudiert wird, dass das Flächenverhältnis des ersten Bereichs in den beiden Seitenabschnitten in der Reifenbreitenrichtung größer als in einem zentralen Abschnitt in der Reifenbreitenrichtung wird.
Luftreifen, bei dem ein Kautschukstreifenelement in der Reifenumfangsrichtung auf teilweise überlappende Weise spiralförmig zumindest in einem Reifenaußenumfangsseitenabschnitt eines Laufflächenabschnitts auf ein Rotations-Trägerelement gewickelt wird, dadurch gekennzeichnet, dass der Querschnitt des Kautschukstreifenelements in einen ersten Bereich aus einem leitenden Kautschuk und einem zweiten Bereich aus einem nicht leitenden Kautschuk unterteilt ist, und dass sich das Flächenverhältnis des ersten Bereichs relativ zum Querschnitt des Kautschukstreifenelements in der Reifenbreitenrichtung ändert.
Luftreifen nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Laufflächenabschnitt mehrere laminierte Kautschuklaufflächenmaterialien aufweist, die jeweils in den ersten Bereich und den zweiten Bereich unterteilt sind, und dass ein Abschnitt, in dem dafür gesorgt ist, dass der Kautschuk des ersten Bereichs aus einem leitenden Kautschuk sich selbst schneidet und mit sich selbst in Kontakt steht, teilweise oder über ein gesamtes Gebiet des Laufflächenabschnitts vorhanden ist.