DE112006004061T5

DE112006004061T5 - Luftreifen

Info

Publication number: DE112006004061T5
Application number: DE112006004061T
Authority: DE
Inventors: Norihiko Osaka-shi Nakamura
Original assignee: Toyo Tire and Rubber Co Ltd
Current assignee: Toyo Tire Corp
Priority date: 2006-10-11
Filing date: 2006-10-11
Publication date: 2009-08-20
Anticipated expiration: 2026-10-12
Also published as: WO2008044289A1; JPWO2008044289A1; US20100078103A1; JP4996613B2; CN101535065A; US8424578B2; DE112006004061B4

Abstract

Luftreifen mit einer Karkasse mit wenigstens einer Karkassenlage, die um einen Wulstkern, der in jeden von zwei Wulstabschnitten eingebettet ist, umgeschlagen und befestigt ist, mit einem Felgenstreifen im Wulstabschnitt, der mit einer Felge und der Karkasse in Kontakt steht, und mit einem Flügel, von dem ein Rand mit der Karkasse in Kontakt steht und der andere Rand an der Oberfläche eines Randbereichs eines mit dem Boden in Kontakt kommenden Laufflächenabschnitts freiliegt und mit der Straßenoberfläche in Kontakt kommt; wobei wenigstens ein Abdeckgummi für die Karkassenlage an der zur Kontaktseite mit dem Felgenstreifen und dem Flügel zeigenden Seite und zumindest der Felgenstreifen und der Flügel auf einer Seite des Reifens durch ein leitendes Gummimaterial einen durchgehend leitenden Pfad ausbilden, wobei nur der leitende Pfad für den Leitungsweg des Reifens verwendet wird und andere Elemente außerhalb des leitenden Pfades aus einem leitenden Gummimaterial oder einem nichtleitenden Gummimaterial bestehen.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Luftreifen. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung einen Luftreifen, der mit einem herkömmlichen Prozeß hergestellt wird, eine Lauffläche aus einer Silikamischung und dergleichen besitzt, einen geringen Rollwiderstand und verbesserte Nässeeigenschaften aufweist und der die statische Elektrizität, mit der sich ein Fahrzeug aufgeladen hat, an die Straßenoberfläche abgeben kann.
Stand der Technik
Um den Rollwiderstand und die Laufeigenschaften auf einer nassen Straßenoberfläche (das Naßlaufverhalten) bei einem Luftreifen zu verbessern, ist es bekannt, der Gummimischung für die Lauffläche als Verstärkungsmittel anstelle des herkömmlichen Rußes ein Silika-Verstärkungsmittel hinzuzufügen. Bei Reifen in dieser Silikatechnik ergibt sich jedoch das Problem, daß die statische Elektrizität, mit der sich Fahrzeuge aufladen, zu heftigen Entladungen führt, wenn der Reifen zum Beispiel über einen Kanaldeckel rollt und dergleichen, mit der Folge von elektromagnetischen Störungen, negativen Einflüssen auf elektronische Schaltungen, Erzeugung von Kurzschlüssen undsoweiter.
Herkömmlich wird dieses Problem dadurch gelöst, daß ein Ruß enthaltendes leitendes Element in einen Teil der Lauffläche eingebracht wird, um dadurch sicherzustellen, daß der Reifen elektrisch leitfähig ist. Zum Beispiel ist in der unten genannten Patent-Druckschrift 1 angegeben, daß auf die Außenseiten der Lauffläche und der Seitenwand des Reifens eine leitende dünne Schicht aufgebracht wird, die Ruß enthält und über die elektrische Ladungen abgeführt werden können.
Gemäß Patent-Druckschrift 2 wird der Kronenbereich des Reifens von der Lauffläche bis zur Unterseite mit einer leitenden Einlage versehen, wobei ein leitender Streifen, der ein leitendes Material enthält und der mit dieser Einlage in Kontakt steht, über einen leitenden Wulstbereich mit dem Rad in Kontakt steht, so daß die statische Elektrizität abgeführt werden kann.

Patent-Druckschrift 1: JP-A-8-230407
Patent-Druckschrift 2: JP-A-2006-143208

Darstellung der Erfindung
Probleme, die mit der Erfindung gelöst werden sollen
Bei der in der Patent-Druckschrift 1 beschriebenen Vorgehensweise werden jedoch die Verbesserungen, die durch die Lauffläche aus einer Silikamischung beim Rollwiderstand und beim Naßlaufverhalten erhalten werden, durch die leitende dünne Schicht, die Ruß enthält, zum Teil wieder aufgehoben, und es ist schwierig, die ursprünglichen Verbesserungen wieder herzustellen. Die an den Außenseiten der Lauffläche und der Seitenwand aufzubringende leitende dünne Schicht macht zusätzliche Materialelemente und Prozeßschritte erforderlich, so daß die Produktivität abnimmt und die Kosten ansteigen.
Bei der Vorgehensweise nach der Patent-Druckschrift 2 sind sowohl ein leitender Einsatz als auch ein leitender Streifen vorgesehen. Die Anzahl der Teile nimmt daher zu, und es sind spezielle Prozeßschritte erforderlich. Die Herstellung eines Reifens mit einem solchen Aufbau ist nicht einfach, und es ist vorauszusehen, daß die Produktivität darunter leidet.
Aufgrund dieser Probleme ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Luftreifen mit geringem Rollwiderstand und guten Nässeeigenschaften zu schaffen, der elektrisch leitend ist und der mit dem herkömmlichen Prozeß hergestellt werden kann, ohne daß spezielle Schritte bei der Herstellung des Reifens erforderlich sind und ohne daß zusätzliche Materialelemente und Prozeßstufen anfallen.
Mittel zum Lösen der Probleme
Die im Patentanspruch 1 beschriebene Erfindung umfaßt einen Luftreifen mit einer Karkasse mit wenigstens einer Karkassenlage, die jeweils um den in jeden vom zwei Wulstabschnitten eingebetteten Wulstkern umgeschlagen und befestigt ist, mit einem Felgenstreifen im Wulstabschnitt, der mit einer Felge und der Karkasse in Kontakt steht, und mit einem Flügel, von dem ein Rand mit der Karkasse in Kontakt steht und der andere Rand an der Oberfläche eines mit dem Boden in Kontakt kommenden Randbereichs eines Laufflächenabschnitts freiliegt und mit der Straßenoberfläche in Kontakt kommt, wobei der Luftreifen dadurch gekennzeichnet ist, daß wenigstens ein Abdeckgummi für die Karkassenlage an der Kontaktflächenseite zum Felgenstreifen und zum Flügel und zumindest der Felgenstreifen und der Flügel in einem der Seitenabschnitte durch ein leitendes Gummimaterial einen durchgehend leitenden Pfad ausbilden, wobei nur der leitende Pfad als Leitungsweg für den Reifen verwendet wird und die Elemente außerhalb des leitenden Pfads aus einem leitenden oder einem nichtleitenden Gummimaterial sind.
Die mit dem Patentanspruch 2 beanspruchte Erfindung ist ein Luftreifen nach Patentanspruch 1, der dadurch gekennzeichnet ist, daß die Karkasse wenigstens eine Karkassenlage umfaßt, die von der Innenseite des Reifens um ein Paar von Wulstkernen zur Außenseite des Reifens umgeschlagen und befestigt ist, wobei sowohl die Vorderseite als auch die Rückseite der Karkassenlage mit dem leitenden Gummi bedeckt ist und der umgeschlagene Teil der Karkassenlage mit dem Felgenstreifen in Kontakt steht.
Die mit dem Patentanspruch 3 beanspruchte Erfindung ist ein Luftreifen nach Patentanspruch 1, der dadurch gekennzeichnet ist, daß die Karkasse wenigstens eine erste Karkassenlage, die von der Innenseite des Reifens um ein Paar von Wulstkernen zur Außenseite des Reifens umgeschlagen und befestigt ist, und eine zweite Karkassenlage umfaßt, die vom Laufflächenabschnitt über einen Seitenwandabschnitt zum Wulstabschnitt reicht, mit dem Felgenstreifen in Kontakt steht und befestigt ist, wobei der Abdeckgummi für die zweite Karkassenlage auf der Reifenaußenseite der zweiten Karkassenlage ein leitendes Gummimaterial umfaßt.
Die mit dem Patentanspruch 4 beanspruchte Erfindung ist ein Luftreifen nach Patentanspruch 1, der dadurch gekennzeichnet ist, daß die Karkasse wenigstens eine Karkassenlage umfaßt, die von der Innenseite des Reifens um ein Paar von Wulstkernen zur Außenseite des Reifens umgeschlagen und befestigt ist, wobei der umgeschlagene Abschnitt der Karkassenlage an der Innenseite der Karkasse, der mit dem Felgenstreifen in Kontakt steht, sich in der Radialrichtung des Reifens nach außen bis zum Flügel erstreckt und mit dem Flügel in Kontakt steht.
Die mit dem Patentanspruch 5 beanspruchte Erfindung ist ein Luftreifen nach einem der Patentansprüche 1 bis 4, der dadurch gekennzeichnet ist, daß das leitende Gummimaterial eine Gummimischung mit einem spezifischen elektrischen Widerstand von weniger als 10⁸ Ωcm ist.
Die mit dem Patentanspruch 6 beanspruchte Erfindung ist ein Luftreifen nach Patentanspruch 5, der dadurch gekennzeichnet ist, daß das leitende Gummimaterial in der Gummimischung als Kautschukkomponente einen Dienkautschuk und Ruß mit einer spezifischen Stickstoffadsorptionsfläche von 25 bis 100 m²/g in einer Menge von 14 Vol.-% oder mehr der gesamten Gummimischung enthält.
Die mit dem Patentanspruch 7 beanspruchte Erfindung ist ein Luftreifen nach Patentanspruch 1, der dadurch gekennzeichnet ist, daß das nichtleitende Gummimaterial eine Gummimischung umfaßt, die als Verstärkungsmittel ein Verstärkungsmittel ohne Ruß enthält.
Die mit dem Patentanspruch 8 beanspruchte Erfindung ist ein Luftreifen nach Patentanspruch 7, der dadurch gekenn zeichnet ist, daß das Verstärkungsmittel ohne Ruß ein Silika-Verstärkungsmittel ist.
Vorteile der Erfindung
Durch das Ausbilden eines leitenden Pfades, der vom Felgenstreifen bis zum Flügel reicht, mittels einer leitenden Karkassenlage wird erfindungsgemäß ein Luftreifen erhalten, der elektrisch leitfähig ist und der gleichzeitig aufgrund der Silikamischung einen geringen Rollwiderstand und ausgezeichnete Nässeeigenschaften aufweist, wobei der Reifen mit dem herkömmlichen Prozeß hergestellt werden kann, ohne daß wie beim Stand der Technik spezielle Reifen-Herstellungsschritte erforderlich sind und ohne daß zusätzliche Materialelemente und Prozeßstufen anfallen, so daß dadurch auch bei einem nichtleitenden Reifen in Silikatechnik und dergleichen die Probleme mit elektrischen Störungen, negativen Einflüssen auf elektronische Teile und Kurzschlüsse durch die in den Fahrzeugen vorhandene statische Elektrizität vermieden werden können.
Beste Art der Erfindungsausführung
Im folgenden werden Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung beschrieben.
Erste Ausführungsform
Die 1 zeigt eine halbe Schnittansicht eines Luftreifens 10 gemäß einer ersten Ausführungsform.
Der Luftreifen (im folgenden wird der Luftreifen einfach als "Reifen" bezeichnet) 10 umfaßt eine Karkasse 14 mit einer Karkassenlage 25, die von der Innenseite des Reifens um einen Wulstkern 12 in jedem von zwei Wulstabschnitten 11 zur Außenseite des Reifens umgeschlagen und an der Außenseite befestigt ist, einen Laufflächenabschnitt 13 an der in Radialrichtung des Reifens äußeren Umfangsseite der Karkasse 14, einen Seitenwandabschnitt 16 im seitlichen Abschnitt der Karkasse 14 und einen Gürtel 18 mit zwei sich kreuzenden Gürtel lagen innerhalb des Laufflächenabschnitts 13 zwischen dem Laufflächenabschnitt 13 und der Karkasse 14.
Der Reifen 10 weist in der Axialrichtung des Reifens außen am Wulstabschnitt 11 einen Felgenstreifen 19 auf. Die Außenseite des Felgenstreifengummis 23 steht mit einer Felge in Kontakt. Die Innenseite des Felgenstreifegummis 23 steht mit dem umgeschlagenen Abschnitt 14a der Karkassenlage 25 in Kontakt.
Der Reifen 10 weist einen Seitenwand-über-der-Lauffläche-Aufbau (SWOT-Aufbau) auf, bei dem wie in der 1 gezeigt der in Radialrichtung des Reifens äußere Rand des Seitenwandabschnitts 16 beide Ränder eines Kronenabschnitts 15 überlappt, der den Hauptbereich des Laufflächenabschnitts 13 bildet, der mit dem Boden in Kontakt kommt. Das heißt, daß der äußere Rand des Seitenwandabschnitts 16 die Oberfläche der beiden seitlichen Abschnitte des Laufflächenabschnitts 13 am Umfang des Reifens bedeckt und den Schulterabschnitt 17 bildet, der einen mit dem Boden in Kontakt kommenden Bereich bildet.
Im Schulterabschnitt 17 liegt an der Oberfläche des mit dem Boden in Kontakt kommenden Randbereichs der Lauffläche ein Flügel 24 frei, der mit der Straßenoberfläche in Kontakt kommt. Der untere Rand des Flügels 24 steht mit der Karkassenlage 25 in Kontakt und liegt zwischen dem Rand des Laufflächengummis 21 und dem in der Radialrichtung des Reifens äußeren Rand des Seitenwandgummis 22.
Die Karkassenlage 25, die um den Wulstkern 12 umgeschlagen ist, erstreckt sich somit vom Laufflächenabschnitt 13 bis zum Seitenwandabschnitt 16, wobei sie im Schulterabschnitt 17 mit dem unteren Rand des Flügelgummis 24 in Kontakt steht. Die Karkassenlage 25 steht auch mit der zur Reifeninnenseite zeigenden Seite des Felgenstreifengummis 23 in Kontakt, und der umgeschlagene Rand 14a der Karkassenlage ist im Seitenwandabschnitt 16 befestigt. Auf diese Weise sind der Felgen streifen 19 und der Flügel 24 über die Karkassenlage 25 durchgehend miteinander verbunden.
Der Reifen 10 ist ein Reifen für einen Personenwagen mit einem radialen Aufbau mit einem Gürtel 18 aus zwei gekreuzten Gürtellagen im Laufflächenabschnitt 13 und mit einer Abschlußlage 20, die ein Cordelement umfaßt, das in der Umfangsrichtung des Reifens am Außenumfang des Gürtels 18 spiralförmig mit einem Winkel von nahezu 0° aufgewickelt ist.
In der Karkassenlage 25 wird als Verstärkungsmaterial ein Cordmaterial aus einer organischen Faser wie Polyester, Nylon oder Rayon verwendet. In der Gürtellage des Gürtels 18 wird als Verstärkungsmaterial eine feste Cordlage aus Stahlcord oder einer Aramidfaser verwendet. In der Abschlußlage 20 wird als Verstärkungsmaterial ein Cordmaterial mit einem relativ großen Wärmeschrumpfvermögen wie Nylon oder Polyester verwendet.
Für den Laufflächengummi 21 des Kronenabschnitts 15, der den hauptsächlich mit dem Boden in Kontakt kommenden Bereich des Laufflächenabschnitts 13 bildet, wird bei einer Gummimischung mit rußfreien Verstärkungsmitteln anstelle des herkömmlichen Rußes ein Silika-Verstärkungsmittel wie gefällte Kieselsäure oder Siliziumanhydrid, Ton wie gebrannter Ton oder harter Ton oder Kalziumkarbonat verwendet. Dadurch nimmt das tan δ der Gummimischung ab, so daß der Rollwiderstand kleiner wird und sich die Nässeeigenschaften des Reifens 10 verbessern. Vorzugsweise wird eine Silikamischung verwendet, die beim Rollwiderstand und dergleichen einen großen Verbesserungseffekt bewirkt.
Bei solchen Gummimischungen ohne Ruß beträgt die Zugabemenge an rußfreiem Verstärkungsmittel wie einem Silika-Verstärkungsmittel im allgemeinen 30 bis 100 Gewichtsteile, vorzugsweise 40 bis 80 Gewichtsteile, pro 100 Gewichtsteilen der Kautschukkomponente. Die Zugabemenge variiert in Abhängigkeit von der Art und der Menge des ersetzten Rußes.
Im Falle eines Silika-Verstärkungsmittels bestehen bezüglich der Art des Silikas keine besonderen Einschränkungen. Hinsichtlich des Verstärkungseffekts und der Verarbeitbarkeit wird nasse Kieselerde mit einer spezifischen Stickstoffadsorptionsfläche (BET) von 100 bis 250 m²/g und einer DBP-Ölabsorption von 100 ml/100 g oder mehr bevorzugt. Es können die kommerziell zur Verfügung stehenden Produkte wie NIPSIL AQ und VN3 von der Tosoh Silica Corporation und ULTRASIL VN3 von der Degussa verwendet werden. In Verbindung damit wird vorzugsweise ein Silan-Verbindungsmittel wie Bis(Triethoxysilylpropyl)-Tetrasulfid verwendet.
Hinsichtlich der Abriebfestigkeit und der exothermen Eigenschaften wird als Ruß für den Laufflächengummi 21 vorzugsweise Ruß der Spezifikation SAF, ISAF, HAF und dergleichen verwendet.
Als Kautschukkomponente für die Gummimischung des Laufflächengummis 21 werden im allgemeinen Dienkautschuke wie Naturkautschuk (Natural Rubber, NR), Isoprenkautschuk (IR), Styrol-Butadienkautschuk (SBR) und Butadienkautschuk (BR) verwendet. Diese Kautschukarten können jeweils alleine oder in einer Mischung verwendet werden. Je nach Bedarf werden außerdem Öle als Gummiverbindungsmittel, Weichmacher wie Wachs, Stearinsäure, Zinkweiß, Kunstharze, Alterungsinhibitoren, Vulkanisiermittel wie Schwefel, Vulkanisationsbeschleuniger und dergleichen in geeigneten Mengen hinzugemischt.
Um die Verbesserungseffekte für den Rollwiderstand und dergleichen zu erhöhen, wird nicht nur für den Laufflächengummi eine Gummimischung ohne Ruß verwendet, sondern es wird auch für den Seitenwandgummi 22 des Seitenwandabschnitts 16 eine Gummimischung verwendet, die in einer Menge von 30 bis 100 Gewichtsteilen pro 100 Gewichtsteilen der Kautschukkomponente ein rußfreies Verstärkungsmittel enthält.
Die nichtleitende Seitenwand 22 enthält in der Kautschukkomponente einen Dienkautschuk wie NR, IR, SBR, BR oder einen Butadienkautschuk (VCR) mit syndiotaktischem 1,2-Poly butadien allein oder in einer Mischung sowie Ruß mit einer spezifischen Stickstoffadsorptionsfläche (N₂SA) von 25 bis 100 m²/g in einer Menge von weniger als 14 Vol.-% der ganzen Gummimischung.
Wenn das N₂SA des Rußes kleiner ist als 25 m²/g, nimmt die Haltbarkeit aufgrund einer Abnahme der Festigkeit der Gummimischung ab, und wenn das N₂SA größer ist als 100 m²/g, nimmt der Hystereseverlust zu, mit der Folge einer Erhöhung des Rollwiderstands und einer starken Erwärmung.
Ruß mit einem N₂SA von 25 bis 100 m²/g umfaßt Ruß der Spezifikation HAF, FEE und GPF.
Zusammen mit dem Ruß können in einer geeigneten Menge rußfreie Verstärkungsmittel wie Kieselerde, Ton oder Kalziumkarbonat verwendet werden. Außerdem werden in geeigneten Mengen Öle als Gummiverbindungsmittel, Weichmacher wie Wachs, Stearinsäure, Zinkweiß, Kunstharze, Alterungsinhibitoren, Vulkanisiermittel wie Schwefel, Vulkanisationsbeschleuniger und dergleichen hinzugemischt.
Dadurch weisen der Laufflächengummi 21 und der Seitenwandgummi 22 einen geringen Rollwiderstand und gute Nässeeigenschaften auf, andererseits steigt jedoch der spezifische elektrische Widerstand der Gummimischungen auf 10⁸ Ωcm und mehr an, und es ergibt sich ein nichtleitender Gummi. Als Folge davon leitet der Reifen 10 nicht mehr und wird durch die Kombination der einzelnen Elemente zu einem nichtleitenden Reifen mit einem elektrischen Widerstand von 10⁹ Ω und mehr. Statische Elektrizität, mit der sich das Fahrzeug aufgeladen hat, kann daher nicht mehr über den Laufflächenabschnitt 13 an die Straßenoberfläche abgegeben werden.
Um das Problem mit der statischen Elektrizität zu lösen, mit der sich die Fahrzeuge aufladen, wird bei dem Reifen 10 der vorliegenden Ausführungsform für den Abdeckgummi auf der Vorderseite und der Rückseite der Karkassenlage 25 ein leitender Gummi mit einem spezifischen elektrischen Widerstand von weniger als 10⁸ Ωcm verwendet, und für den Felgenstrei fengummi 23 und den Flügelgummi 24 wird in zumindest einem der Seitenabschnitte des Reifens ebenfalls ein leitender Gummi mit einem spezifischen elektrischen Widerstand von weniger als 10⁸ Ωcm verwendet. Auf diese Weise bilden der Felgenstreifengummi 23, der Abdeckgummi der Karkassenlage 25 und der Flügelgummi 24 einen durchgehend leitenden Pfad aus.
Bei dem Reifen 10 bildet nur dieser leitende Pfad einen Leitungsweg, und die statische Elektrizität des Fahrzeugs wird über die Felge, den Felgenstreifengummi 23 und den Abdeckgummi für die Karkassenlage 25 am oberen Rand des Flügelgummis 24, der an der Oberseite der Schulter 17 freiliegt und der mit dem Boden in Kontakt kommt, an die Straßenoberfläche abgeleitet.
Die leitende Gummimischung kann leicht dadurch erhalten werden, daß eine entsprechende Menge an Ruß zugemischt wird. Vorzugsweise weist die Gummimischung einen spezifischen elektrischen Widerstand auf, der kleiner ist als 10⁷ Ωcm.
Der leitende Abdeckgummi wird dadurch erhalten, daß für die Kautschukkomponente ein Dienkautschuk wie NR, IR, SBR, BR oder ein Butadienkautschuk (VCR), der syndiotaktisches 1,2-Polybutadien enthält, jeweils allein oder in einer Mischung verwendet und Ruß mit einer spezifischen Stickstoffadsorptionsfläche (N₂SA) von 25 bis 100 m²/g in einer Menge von 14 Vol.-% der gesamten Gummimischung oder mehr hinzugefügt wird.
Wenn die Menge an Ruß kleiner ist als 14 Vol.-% beträgt der elektrische Widerstand der Gummimischung 10⁸ Ωcm oder mehr, mit der Folge einer zu geringen Leitfähigkeit. Wenn das N₂SA des Rußes kleiner ist als 25 m²/g, nimmt die Haltbarkeit aufgrund einer Abnahme der Festigkeit der Gummimischung ab, und wenn das N₂SA größer ist als 100 m²/g, steigen die Hystereseverluste an, mit der Folge eines erhöhten Rollwiderstands und einer vermehrten Erzeugung von Wärme.
Ruß mit einem N₂SA von 25 bis 100 m²/g umfaßt Ruß der Spezifikation HAF, FEE und GPF.
Zusammen mit dem Ruß können in geeigneten Mengen nicht rußhaltige Verstärkungsmittel wie Kieselerde, Ton oder Kalziumkarbonat verwendet werden. Außerdem werden in geeigneten Mengen Öle als Gummiverbindungsmittel, Weichmacher wie Wachs, Stearinsäure, Zinkweiß, Kunstharze, Alterungsinhibitoren, Vulkanisiermittel wie Schwefel, Vulkanisationsbeschleuniger und dergleichen hinzugemischt.
Bei der vorliegenden Ausführungsform wird dadurch Elektrizität über den Abdeckgummi der Karkassenlage 25 abgeleitet, daß die zur Reifenaußenseite zeigende Seite der Karkassenlage 25 mit dem unteren Rand des Flügelgummis 24 in Kontakt steht und die zur Reifeninnenseite zeigende Seite der Karkassenlage 25 nach dem Umschlagen um den Wulstkern 12 mit der Innenseite des Felgenstreifengummis 23 in Kontakt steht. Es ist somit erforderlich, sowohl auf der Vorderseite als auch auf der Rückseite der Karkassenlage 25 als Abdeckgummi einen leitenden Gummi aufzubringen.
Die Karkassenlage 25 wird dadurch erhalten, daß beide Seiten eines mit Kleber behandelten Cordgewebes, das durch Weben einer Cordfaser aus einer organischen Verbindung mit einer gegebenen Fadendichte gewonnen wird, in einem Beschichtungsprozeß mit einem leitenden Gummi in einer gegebenen Gummidicke mittels einer Kalandervorrichtung für Fasercord, wie sie allgemein in der Reifenindustrie verwendet wird, mit einem Kalander vom Z-Typ oder mit zwei in Tandemform angeordneten Dreirollenkalandern im herkömmlichen Verfahren beschichtet werden. Auch bei der folgenden zweiten und dritten Ausführungsform kann die Karkassenlage jeweils auf diese Weise erhalten werden.
Der leitende Felgenstreifengummi 23 enthält in der Kautschukkomponente einen Dienkautschuk wie NR, IR, SBR, BR oder VCR jeweils allein oder in einer Mischung und Ruß mit einem N₂SA von 70 bis 100 m²/g in einer Menge von 14 Vol.-% der gesamten Gummimischung oder mehr.
Wenn die Menge an Ruß kleiner ist als 14 Vol.-%, beträgt der elektrische Widerstand der Gummimischung 10⁸ Ωcm oder mehr, mit der Folge einer zu geringen Leitfähigkeit. Wenn das N₂SA des Rußes kleiner ist als 70 m²/g, besteht aufgrund der Abnahme der Abriebfestigkeit der Gummimischung die Gefahr, daß der Wulstabschnitt durch die Reibung an der Felge beschädigt wird. Wenn das N₂SA größer ist als 100 m²/g, steigen die Hystereseverluste an, mit der Folge eines erhöhten Rollwiderstands und einer vermehrten Erzeugung von Wärme.
Ruß mit einem N₂SA von 70 bis 100 m²/g umfaßt Ruß der Spezifikation HAF.
Zusammen mit dem Ruß können in geeigneten Mengen nicht rußhaltige Verstärkungsmittel wie Kieselerde, Ton oder Kalziumkarbonat verwendet werden. Außerdem werden in geeigneten Mengen Öle als Gummiverbindungsmittel, Weichmacher wie Wachs, Stearinsäure, Zinkweiß, Kunstharze, Alterungsinhibitoren, Vulkanisiermittel wie Schwefel, Vulkanisationsbeschleuniger und dergleichen hinzugemischt.
Der leitende Flügelgummi 24 besteht aus einer Gummimischung, die in der Kautschukkomponente einen Dienkautschuk wie NR, IR, SBR, BR oder VCR jeweils allein oder in einer Mischung und Ruß mit einem N₂SA von 25 bis 100 m²/g in einer Menge von 14 Vol.-% der gesamten Gummimischung oder mehr enthält.
Wenn die Menge an Ruß kleiner ist als 14 Vol.-% beträgt der elektrische Widerstand der Gummimischung 10⁸ Ωcm oder mehr, mit der Folge einer zu geringen Leitfähigkeit. Wenn das N₂SA des Rußes kleiner ist als 25 m²/g, nimmt die Haltbarkeit aufgrund einer Abnahme der Festigkeit der Gummimischung ab, und wenn das N₂SA größer ist als 100 m²/g, steigen die Hystereseverluste an, mit der Folge eines erhöhten Rollwiderstands und einer vermehrten Erzeugung von Wärme.
Ruß mit einem N₂SA von 25 bis 100 m²/g umfaßt Ruß der Spezifikation HAF, FEE und GPF.
Zusammen mit dem Ruß können in geeigneten Mengen nicht rußhaltige Verstärkungsmittel wie Kieselerde, Ton oder Kalziumkarbonat verwendet werden. Außerdem werden in geeigneten Mengen Öle als Gummiverbindungsmittel, Weichmacher wie Wachs, Stearinsäure, Zinkweiß, Kunstharze, Alterungsinhibitoren, Vulkanisiermittel wie Schwefel, Vulkanisationsbeschleuniger und dergleichen hinzugemischt.
Bei der vorliegenden Ausführungsform wird für den leitenden Pfad die Karkassenlage 25 verwendet, die den linken Wulstabschnitt 11 mit dem rechten Wulstabschnitt 11 verbindet. Es reicht daher aus, wenn der leitende Felgenstreifen 19 und der leitende Flügel 24 nur in einem Seitenabschnitt des Reifens vorgesehen werden. Für die Anordnung gibt es diesbezüglich keine Einschränkungen. Das heißt, daß, wenn der leitende Felgenstreifen 19 und der leitende Flügel 24 wenigstens auf einer der beiden Seiten des Reifens vorgesehen werden, die statische Elektrizität zuverlässig über die Karkassenlage 25 als leitendem Pfad abgeführt werden kann.
Im folgenden werden einige Anordnungsbeispiele für den leitenden Felgenstreifen 19 und den leitenden Flügel 24 beschrieben. (1) Der leitende Felgenstreifen und der leitende Flügel werden auf beiden Seiten des Reifens vorgesehen. (2) Der leitende Felgenstreifen und der leitende Flügel werden nur auf einer Seite vorgesehen, auf der anderen Seite werden ein nichtleitender Felgenstreifen und ein nichtleitender Flügel vorgesehen. (3) Auf einer Seite werden ein leitender Felgenstreifen und nichtleitender Flügel vorgesehen, auf der anderen Seite werden ein nichtleitender Felgenstreifen und ein leitender Flügel vorgesehen. Alternativ ist die umgekehrte Anordnung vorgesehen.
Unter dem Gesichtspunkt der erhöhten Leitfähigkeit des Reifens wird der Fall (1) bevorzugt, bei dem auf beiden Seiten des Reifens 10 ein leitender Felgenstreifengummi 23 und ein leitender Flügelgummi 24 vorgesehen sind. Der elektrische Widerstand des Reifens ist bei den Anordnungen (2) und (3) etwas höher, die Leitfähigkeit des Reifens ist jedoch immer noch sichergestellt, und es gibt in der Praxis keine Probleme. Durch die Verwendung einer größeren Menge an nichtleitendem Gummi lassen sich dabei der Rollwiderstand und das Nässeverhalten des Reifens 10 verbessern.
Ein nichtleitender Felgenstreifengummi 23 wird dadurch erhalten, daß die dem Gummi zugemischte Menge an Ruß geändert wird. Das heißt, daß ein nichtleitender Felgenstreifengummi 23 aus einer Gummimischung ist, die Ruß mit einem N₂SA von 70 bis 100 m²/g in einer Menge von weniger als 14 Vol.-% der ganzen Gummimischung enthält.
Wenn die Menge an Ruß 14 Vol.-% oder mehr beträgt, ist der elektrische Widerstand der Gummimischung kleiner als 10⁸ Ωcm, und die Gummimischung ist leitend. Es wird dabei jedoch keine Verbesserung des Rollwiderstands erreicht.
Ein nichtleitender Flügelgummi 24 wird dadurch erhalten, daß die dem Flügelgummi zugemischte Menge an Ruß geändert wird. Das heißt, daß ein nichtleitender Flügelgummi 24 aus einer Gummimischung ist, die Ruß mit einem N₂SA von 25 bis 100 m²/g in einer Menge von weniger als 14 Vol.-% der ganzen Gummimischung enthält.
Wenn die Menge an Ruß 14 Vol.-% oder mehr beträgt, ist der elektrische Widerstand der Gummimischung kleiner als 10⁸ Ωcm, und die Gummimischung ist leitend. Es wird dabei jedoch keine Verbesserung des Rollwiderstands erreicht.
Bei dem Reifen 10 der 1 bildet der Laufflächengummi 21 eine Lauffläche mit einem integrierten Aufbau. Wenn der Laufflächenabschnitt 13 einen Basis-Auflagen-Aufbau aufweist, wird unter den Gesichtspunkten des Rollwiderstands und der Nässeeigenschaften für den Gummi der Auflage ein nichtleitender Gummi verwendet. Für den Gummi der Basislage kann ein leitender oder ein nichtleitender Gummi verwendet werden. An anderen Stellen des Reifens 10 wie bei dem Abdeckgummi für den Gürtel oder beim Wulstfüller kann jeweils ebenfalls ein leitender oder ein nichtleitender Gummi verwendet werden, so lange dadurch kein leitender Pfad ausgebildet wird. Unter dem Gesichtspunkten einer Verbesserung des Rollwiderstands und der Nässeeigenschaften wird vorzugsweise ein nichtleitender Gummi verwendet.
Die obige Ausführungsform wurde auf der Basis eines Reifens mit einer Einlagenstruktur mit einer Karkassenlage beschrieben. Es erübrigt sich zu bemerken, daß die vorliegende Erfindung auch bei Reifen mit einem Aufbau mit zwei Lagen und mehr angewendet werden kann, bei dem zwei oder mehr Karkassenlagen um einen Wulstkern von der Innenseite des Reifens zur Außenseite des Reifens umgeschlagen werden und dort befestigt sind.
Zweite Ausführungsform
Die 2 zeigt eine halbe Schnittansicht eines Luftreifens 30 gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung.
Der Luftreifen 30 umfaßt eine zweilagige Karkasse 34 mit zwei Karkassenlagen 45, 46, einen Laufflächenabschnitt 33, der sich in der Radialrichtung des Reifens am Außenumfang der Karkasse 34 befindet, einen Seitenwandabschnitt 36 an der Seite der Karkasse 34 und einen Gürtel 38 mit zwei sich kreuzenden Gürtellagen innerhalb des Laufflächenabschnitts 33 zwischen dem Laufflächenabschnitt 33 und der Karkasse 34.
Bei dem Reifen 30 ist in der Axialrichtung des Reifens außen an einem Wulstabschnitt 31 ein Felgenstreifen 39 vorgesehen. Die Außenseite des Felgenstreifengummis 43 steht mit einer Felge in Kontakt. Die Innenseite des Felgenstreifengummis 43 steht mit der Karkasse 34 in Kontakt.
Wie in der 2 gezeigt, weist der Reifen 30 einen SWOT-Aufbau auf, bei dem der in Radialrichtung des Reifens äußere Rand des Seitenwandabschnitts 36 beide Ränder eines Kronenabschnitts 35 überlappt, der den Hauptbereich des Laufflächenabschnitts 33 bildet, der mit dem Boden in Kontakt kommt. Das heißt, daß der äußere Rand des Seitenwandabschnitts 36 die Oberfläche der beiden seitlichen Abschnitte des Laufflächenabschnitts 33 am Umfang des Reifens bedeckt und den Schulterabschnitt 37 bildet, der einen mit dem Boden in Kontakt kommenden Bereich bildet.
Im Schulterabschnitt 37 liegt an der Oberfläche des mit dem Boden in Kontakt kommenden Randbereichs der Lauffläche ein Flügel 44 frei, der mit der Straßenoberfläche in Kontakt kommt. Der untere Rand des Flügels 44 steht mit der Karkasse 34 in Kontakt und befindet sich zwischen dem Rand des Laufflächengummis 41 und dem in der Radialrichtung des Reifens äußeren Rand des Seitenwandgummis 42.
Die Karkasse 34 bildet einen Zweilagenreifen mit einer ersten Lage aus einer Karkassenlage 45, die von der Innenseite des Reifens um einen Wulstkern 32, der in jeden der beiden Wulstabschnitte 31, 31 eingebettet ist, zur Außenseite des Reifens umgeschlagen und dort befestigt ist, und mit einer zweiten Lage, die vom Laufflächenabschnitt 33 durch den Seitenwandabschnitt 36 bis zum Felgenstreifen 39 des Wulstabschnitts 31 reicht und die mit der nach innen zeigenden Seite des Felgenstreifengummis 43 in Kontakt steht, wobei der Rand 46a der zweiten Lage im Wulstabschnitt 31 befestigt ist.
Wie in der 2 gezeigt, steht bei dem Reifen 30 der vorliegenden Ausführungsform zwischen dem Laufflächenabschnitt 33 und dem Wulstabschnitt 31 die zur Reifenaußenseite zeigende Seite der zweiten Lage 46 mit dem unteren Rand des Flügelgummis 44 und mit der zur Innenseite zeigenden Seite des Felgenstreifengummis 43 in Kontakt. Dadurch sind der Felgenstreifen 39 und der Flügel 44 durchgehend über die zweite Karkassenlage 46 verbunden.
Der Reifen 30 ist ein Reifen für einen Personenwagen mit einem radialen Aufbau mit einem Gürtel 38 aus zwei gekreuzten Gürtellagen im Laufflächenabschnitt 33 und mit einer Abschlußlage 40, die ein Cordelement umfaßt, das in der Umfangsrichtung des Reifens am Außenumfang des Gürtels 38 spiralförmig mit einem Winkel von nahezu 0° aufgewickelt ist.
In den Karkassenlagen 45, 46 wird als Verstärkungsmaterial ein Cordmaterial aus einer organischen Faser wie Poly ester, Nylon oder Rayon verwendet. In der Gürtellage des Gürtels 38 wird als Verstärkungsmaterial eine feste Cordlage aus Stahlcord oder einer Aramidfaser verwendet. In der Abschlußlage 40 wird als Verstärkungsmaterial ein Cordmaterial mit einem relativ großen Wärmeschrumpfvermögen wie Nylon oder Polyester verwendet.
Bei dem Reifen 30 wird wie bei dem Reifen 10 der ersten Ausführungsform für den Laufflächengummi 41 des Laufflächenabschnitts 33 eine Gummimischung verwendet, die anstelle des herkömmlichen Ruß-Verstärkungsmittels ein Silika-Verstärkungsmittel wie gefällte Kieselsäure oder Siliziumanhydrid, Ton wie gebrannter Ton oder harter Ton oder Kalziumkarbonat enthält. Dadurch nimmt das tan δ der Gummimischung ab, so daß der Rollwiderstand kleiner wird und sich die Nässeeigenschaften des Reifens 30 verbessern. Vorzugsweise wird eine Silikamischung verwendet, die beim Rollwiderstand und dergleichen einen großen Verbesserungseffekt bewirkt.
Die Gummimischung für den Laufflächengummi 41 enthält ein rußfreies Verstärkungsmittel wie ein Silika-Verstärkungsmittel in einer Menge von im allgemeinen 30 bis 100 Gewichtsteilen, vorzugsweise 40 bis 80 Gewichtsteilen, pro 100 Gewichtsteilen der Kautschukkomponente. Die Zugabemenge variiert in Abhängigkeit von der Art und der Menge des ersetzten Rußes.
Um den Verbesserungseffekt beim Rollwiderstand und dergleichen weiter zu erhöhen, wird auch für den Seitenwandgummi 42 des Seitenwandabschnitts 36 eine Gummimischung verwendet, die als Verstärkungsmaterial ein rußfreies Verstärkungsmaterial in einer Menge von 30 bis 100 Gewichtsteilen pro 100 Gewichtsteilen der Kautschukkomponente enthält.
Für diesen nichtleitenden Laufflächengummi 41 und diesen nichtleitenden Seitenwandgummi 42 können die Gummimischungen verwendet werden, die bei der ersten Ausführungsform beschrieben wurden. Bei der vorliegenden Ausführungsform werden daher die Zusammensetzungen der Kautschukkomponente und die Menge an Ruß nicht noch einmal angegeben.
Dadurch weisen der Laufflächengummi 41 und der Seitenwandgummi 42 einen geringen Rollwiderstand und ein gutes Nässeverhalten auf, andererseits steigt jedoch der spezifische elektrische Widerstand der Gummimischung auf 10⁸ Ωcm und mehr an, und es ergibt sich ein nichtleitender Gummi. Als Folge davon ist der Reifen 30 nichtleitend und wird durch die Kombination der einzelnen Elemente zu einem nichtleitenden Reifen mit einem elektrischen Widerstand von 10⁹ Ω und mehr. Statische Elektrizität, mit der sich das Fahrzeug aufgeladen hat, kann nicht mehr über den Laufflächenabschnitt 33 an die Straßenoberfläche abgegeben werden.
Um das Problem mit der statischen Elektrizität zu lösen, mit der sich die Fahrzeuge aufladen, wird bei dem Reifen 30 der vorliegenden Ausführungsform für den Abdeckgummi an der zur Reifenaußenseite zeigenden Seite der zweiten Lage 46 ein leitender Gummi mit einem spezifischen elektrischen Widerstand von weniger als 10⁸ Ωcm verwendet, und für den Felgenstreifengummi 43 und den Flügelgummi 44 wird in zumindest einem der Seitenabschnitte des Reifens ebenfalls ein leitender Gummi mit einem spezifischen elektrischen Widerstand von weniger als 10⁸ Ωcm verwendet. Dadurch bilden der Felgenstreifengummi 43, der Abdeckgummi für die zweite Lage 46 und der Flügelgummi 44 einen durchgehend leitenden Pfad aus.
Bei dem Reifen 30 bildet nur dieser leitende Pfad einen Leitungsweg, und die statische Elektrizität des Fahrzeugs wird von der Felge über den Felgenstreifengummi 43 und den Abdeckgummi für die Karkassenlage 45 am oberen Rand des Flügelgummis 44, der an der Oberseite der Schulter 37 freiliegt und mit der Straßenoberfläche in Kontakt kommt, an die Straßenoberfläche abgeleitet.
Es wird so ein leitender Pfad ausgebildet, der bis zum Flügelgummi 44 reicht, so daß die statische Elektrizität von den Fahrzeugen über den oberen Rand des Flügelgummis 44, der an der Oberfläche der Schulter 37 freiliegt und mit der Straßenoberfläche in Kontakt steht, an die Straßenoberfläche abgegeben werden kann.
Die leitende Gummimischung kann leicht dadurch erhalten werden, daß eine entsprechende Menge an Ruß zugemischt wird. Vorzugsweise weist die Gummimischung einen spezifischen elektrischen Widerstand auf, der kleiner ist als 10⁷ Ωcm.
Für den leitenden Abdeckgummi kann die Gummimischung für den Abdeckgummi verwendet werden, die bei der ersten Ausführungsform beschrieben wurde. Bei der vorliegenden Ausführungsform werden daher die Zusammensetzung der Kautschukkomponente und die Menge an Ruß nicht noch einmal angegeben.
Bei der vorliegenden Ausführungsform steht die zur Reifenaußenseite zeigende Seite der zweiten Lage 46 sowohl mit dem Felgenstreifengummi 43 als auch mit dem unteren Rand des Flügelgummis 44 in Kontakt, so daß ein leitender Pfad ausgebildet wird. An der zum Reifeninneren zeigenden Seite der zweiten Lage 46 und bei der ersten Lage 45 kann daher ein nichtleitender Gummi verwendet werden.
Bei der vorliegenden Ausführungsform wird die zweite Lage 46, die mit der nach innen zeigenden Seite des rechten und des linken Felgenstreifens 43 in Kontakt steht und die die Wulstabschnitte 31 verbindet, als leitender Pfad verwendet. Es reicht daher aus, wenn auf nur einer Seite des Reifens ein leitender Felgenstreifen 39 und ein leitender Flügel 44 vorgesehen werden. Für die Anordnung gibt es keine besonderen Einschränkungen. Das heißt, daß, wenn der leitende Felgenstreifen 39 und der leitende Flügel 44 wenigstens auf einer der beiden Seiten des Reifens vorgesehen werden, zuverlässig die statische Elektrizität über die zweite Lage 46 als leitendem Pfad abgeleitet werden kann.
Für die leitenden und nichtleitenden Gummimischungen für den Felgenstreifengummi 43 und den Flügelgummi 44 können die bei der ersten Ausführungsform beschriebenen Gummimischungen verwendet werden. Bei der vorliegenden Ausführungsform werden daher die Zusammensetzungen der Kautschukkomponente und die Mengen an Ruß nicht noch einmal angegeben.
Bei dem Reifen 30 der 2 bildet der Laufflächengummi 41 eine Lauffläche mit einem integrierten Aufbau. Wenn der Laufflächenabschnitt 33 einen Basis-Auflagen-Aufbau aufweist, wird unter den Gesichtspunkten des Rollwiderstands und der Nässeeigenschaften für den Gummi der Auflage ein nichtleitender Gummi verwendet. Für den Gummi der Basislage kann ein leitender oder ein nichtleitender Gummi verwendet werden. An anderen Stellen wie bei der Seitenwand, dem Abdeckgummi für den Gürtel und beim Wulstfüller kann jeweils ebenfalls ein leitender oder ein nichtleitender Gummi verwendet werden, solange dadurch kein leitender Pfad ausgebildet wird. Unter den Gesichtspunkten einer Verbesserung des Rollwiderstands und der Nässeeigenschaften wird vorzugsweise ein nichtleitender Gummi verwendet.
Die obige Beschreibung der Erfindung erfolgte anhand eines Reifens mit einer Zweilagenstruktur, bei der eine Karkassenlage 45 von der Innenseite des Reifens um den Wulstkern zur Außenseite umgeschlagen und befestigt wird. Die Erfindung kann jedoch auch bei Reifen mit einem Aufbau mit drei und mehr Lagen mit einer ersten Karkasse, bei der zwei oder mehr Karkassenlagen um einen Wulstkern von der Innenseite des Reifens zur Außenseite des Reifens umgeschlagen und befestigt werden, und mit einer zweiten Karkasse, die vom Wulstabschnitt 39 über den Seitenwandabschnitt 36 zum Laufflächenabschnitt 33 reicht, angewendet werden.
Dritte Ausführungsform
Die 3 zeigt eine halbe Schnittansicht eines Luftreifens 50 gemäß einer dritten Ausführungsform.
Der Luftreifen 50 umfaßt eine zweilagige Karkasse 54 mit zwei Karkassenlagen 65, 66, einen Laufflächenabschnitt 53, der sich in der Radialrichtung des Reifens am Außenumfang der Karkasse 54 befindet, einen Seitenwandabschnitt 56 an der Seite der Karkasse 54 und einen Gürtel 58 mit zwei sich kreu zenden Gürtellagen innerhalb des Laufflächenabschnitts 53 und zwischen dem Laufflächenabschnitt 53 und der Karkasse 54.
Bei dem Reifen 50 ist in der Axialrichtung des Reifens außen am Wulstabschnitt 51 ein Felgenstreifen 59 vorgesehen. Die Außenseite des Felgenstreifengummis 63 steht mit einer Felge in Kontakt. Die Innenseite des Felgenstreifengummis 63 steht mit der Karkasse 54 in Kontakt.
Wie in der 3 gezeigt, weist der Reifen 50 einen SWOT-Aufbau auf, bei dem der in Radialrichtung des Reifens äußere Rand des Seitenwandabschnitts 56 beide Ränder eines Kronenabschnitts 55 überlappt, der den Hauptbereich des Laufflächenabschnitts 53 bildet, der mit dem Boden in Kontakt kommt. Das heißt, daß der äußere Rand des Seitenwandabschnitts 56 die Oberfläche der beiden seitlichen Abschnitte des Laufflächenabschnitts 53 am Umfang des Reifens bedeckt und den Schulterabschnitt 57 bildet, der einen mit dem Boden in Kontakt kommenden Bereich bildet.
Im Schulterabschnitt 57 liegt an der Oberfläche des mit dem Boden in Kontakt kommenden Randbereichs der Lauffläche ein Flügel 64 frei, der mit der Straßenoberfläche in Kontakt kommt. Der untere Rand des Flügels 64 steht mit der Karkasse 54 in Kontakt und liegt zwischen dem Rand des Laufflächengummis 61 und an dem in der Radialrichtung des Reifens äußeren Rand des Seitenwandgummis 62.
Die Karkasse 54 umfaßt zwei Karkassenlagen mit einer ersten Lage 65 und einer zweiten Lage 66, die von der Innenseite des Reifens um einen Wulstkern 52, der in jeden der beiden Wulstabschnitte 51, 51 eingebettet ist, zur Außenseite des Reifens umgeschlagen und dort befestigt sind. Die zweite Lage 66 ist um den Wulstkern 52 umgeschlagen, ihr Rand 66a ist im Wulstabschnitt 51 befestigt. Die erste Lage 65 ist um den Wulstkern 52 umgeschlagen und steht mit dem Felgenstreifen 59 in Kontakt, und sie erstreckt sich in der Radialrichtung des Reifens im Seitenwandabschnitt 56 nach außen und reicht bis zum Schulterabschnitt 57. Der Rand 65a der ersten Lage steht mit dem Flügel 64 in Kontakt und ist dort befestigt. Der Reifen 50 bildet so einen Zweilagenreifen, wobei die Karkasse 54 im Seitenwandabschnitt 56 einen im wesentlichen dreilagigen Aufbau aufweist.
Wie in der 3 gezeigt, steht bei dem Reifen 50 der vorliegenden Ausführungsform zwischen dem Wulstabschnitt 51 und dem Schulterabschnitt 57 nach dem Umschlagen um den Wulstkern 52 die zur Reifen-Außenseite zeigende Seite der ersten Karkassenlage 65 sowohl mit der Innenseite des Felgenstreifengummis 63 als auch mit dem unteren Rand des Flügelgummis 64 in Kontakt. Dadurch sind der Felgenstreifen 59 und der Flügel 64 durchgehend über die erste Lage 65 verbunden.
Der Reifen 50 ist ein Reifen für einen Personenwagen mit einem radialen Aufbau mit einem Gürtel 58 aus zwei gekreuzten Gürtellagen im Laufflächenabschnitt 53 und mit einer Abschlußlage 60, die ein Cordelement umfaßt, das in der Umfangsrichtung des Reifens am Außenumfang des Gürtels 58 spiralförmig mit einem Winkel von nahezu 0° aufgewickelt ist.
In den Karkassenlagen 65, 66 wird als Verstärkungsmaterial ein Cordmaterial aus einer organischen Faser wie Polyester, Nylon oder Rayon verwendet. In der Gürtellage des Gürtels 58 wird als Verstärkungsmaterial eine feste Cordlage aus Stahlcord oder einer Aramidfaser verwendet. In der Abschlußlage 60 wird als Verstärkungsmaterial ein Cordmaterial mit einem relativ großen Wärmeschrumpfvermögen wie Nylon oder Polyester verwendet.
Bei dem Reifen 50 wird wie bei dem Reifen 10 der ersten Ausführungsform für den Laufflächengummi 61 des Laufflächenabschnitts 53 eine Gummimischung verwendet, die anstelle des herkömmlichen Ruß-Verstärkungsmittels ein Silika-Verstärkungsmittel wie gefällte Kieselsäure oder Siliziumanhydrid, Ton wie gebrannter Ton oder harter Ton oder Kalziumkarbonat enthält. Dadurch nimmt das tan δ der Gummimischung ab, so daß der Rollwiderstand kleiner wird und sich die Nässeeigenschaften des Reifens 50 verbessern. Vorzugsweise wird eine Silika mischung verwendet, die beim Rollwiderstand und dergleichen einen großen Verbesserungseffekt bewirkt.
Die Gummimischung für den Laufflächengummi 61 enthält ein rußfreies Verstärkungsmittel, etwa ein Silika-Verstärkungsmittel, in einer Menge von im allgemeinen 30 bis 100 Gewichtsteilen, vorzugsweise 40 bis 80 Gewichtsteilen, pro 100 Gewichtsteilen der Kautschukkomponente. Die Zugabemenge variiert in Abhängigkeit von der Art und der Menge des ersetzten Rußes.
Um den Verbesserungseffekt beim Rollwiderstand und dergleichen weiter zu erhöhen, wird auch für den Seitenwandgummi 62 im Seitenwandabschnitt 56 eine Gummimischung verwendet, die als Verstärkungsmaterial ein rußfreies Verstärkungsmaterial in einer Menge von 30 bis 100 Gewichtsteilen pro 100 Gewichtsteilen der Kautschukkomponente enthält.
Dadurch weisen der Laufflächengummi 61 und der Seitenwandgummi 62 einen geringen Rollwiderstand und ein gutes Nässeverhalten auf, andererseits steigt jedoch der spezifische elektrische Widerstand der Gummimischung auf 10⁸ Ωcm und mehr an, und es ergibt sich ein nichtleitender Gummi. Als Folge davon ist der Reifen 50 nichtleitend und wird durch die Kombination der einzelnen Elemente zu einem nichtleitenden Reifen mit einem elektrischen Widerstand von 10⁹ Ω und mehr. Statische Elektrizität, mit der sich das Fahrzeug aufgeladen hat, kann nicht mehr über den Laufflächenabschnitt 53 an die Straßenoberfläche abgegeben werden.
Für den nichtleitenden Laufflächengummi 61 und den nichtleitenden Seitenwandgummi 62 können die Gummimischungen verwendet werden, die bei der ersten Ausführungsform beschrieben wurden. Bei der vorliegenden Ausführungsform werden daher die Zusammensetzungen der Kautschukkomponente und die Menge an Ruß nicht noch einmal angegeben.
Um das Problem mit der statischen Elektrizität zu lösen, mit der sich die Fahrzeuge aufladen, wird bei dem Reifen 50 der vorliegenden Ausführungsform für den Abdeckgummi der er sten Lage 65 in dem Abschnitt, der sich nach dem Umschlagen um dem Wulstkern 52 im Seitenwandabschnitt 56 befindet, an der zur Reifenaußenseite zeigenden Seite ein leitender Gummi mit einem spezifischen elektrischen Widerstand von weniger als 10⁸ Ωcm verwendet, und für den Felgenstreifengummi 63 und den Flügelgummi 64 wird in wenigstens einem Seitenabschnitt ebenfalls ein leitender Gummi mit einem spezifischen elektrischen Widerstand von weniger als 10⁸ Ωcm verwendet.
Dadurch bilden der Felgenstreifengummi 63, der Abdeckgummi für die erste Lage 65 und der Flügelgummi 64 einen durchgehend leitenden Pfad aus.
Bei dem Reifen 50 bildet nur dieser leitende Pfad einen Leitungsweg, und die statische Elektrizität des Fahrzeugs wird von der Felge über den Felgenstreifengummi 63 und den Abdeckgummi für die Karkassenlage 65 am oberen Rand des Flügelgummis 64, der an der Oberseite der Schulter 57 freiliegt und mit der Straßenoberfläche in Kontakt kommt, an die Straßenoberfläche abgeleitet.
Die leitende Gummimischung kann leicht dadurch erhalten werden, daß eine entsprechende Menge an Ruß zugemischt wird. Vorzugsweise weist die Gummimischung einen spezifischen elektrischen Widerstand auf, der kleiner ist als 10 Ωcm.
Für den Abdeckgummi der leitenden ersten Lage 65 kann die bei der ersten Ausführungsform beschriebene Gummimischung verwendet werden. Bei der vorliegenden Ausführungsform werden daher die Zusammensetzung der Kautschukkomponente und die Menge an Ruß nicht noch einmal angegeben.
Bei der vorliegenden Ausführungsform steht die im Seitenwandabschnitt 56 zur Reifenaußenseite zeigende Seite der ersten Lage 65 mit der Innenseite des Felgenstreifengummis 63 und dem unteren Rand des Flügelgummis 64 in Kontakt, so daß ein leitender Pfad ausgebildet wird. An der im Seitenwandabschnitt 56 zum Reifeninneren zeigenden Seite der ersten Lage 65 und bei der zweiten Lage 66 kann daher ein nichtleitender Gummi verwendet werden.
Bei der vorliegenden Ausführungsform wird die erste Lage 65 als leitender Pfad verwendet, die mit dem rechten und dem linken Felgenstreifengummi 63 sowie dem rechten und linken Flügel 64 in Kontakt steht und die Wulstabschnitte 51 verbindet. Es reicht daher aus, wenn auf nur einer Seite des Reifens ein leitender Felgenstreifen 59 und ein leitender Flügel 64 vorgesehen werden. Für die Anordnung gibt es keine besonderen Einschränkungen. Das heißt, daß, wenn der leitende Felgenstreifen 59 und der leitende Flügel 64 wenigstens auf einer der beiden Seiten des Reifens vorgesehen werden, zuverlässig die statische Elektrizität über die erste Lage 65 als leitendem Pfad abgeleitet werden kann.
Für die leitenden und nichtleitenden Gummimischungen für den Felgenstreifengummi 63 und den Flügelgummi 64 können die bei der ersten Ausführungsform beschriebenen Gummimischungen verwendet werden. Bei der vorliegenden Ausführungsform werden daher die Zusammensetzungen der Kautschukkomponente und die Mengen an Ruß nicht noch einmal angegeben.
Bei dem Reifen 50 der 3 bildet der Laufflächengummi 61 eine Lauffläche mit einem integrierten Aufbau. Wenn der Laufflächenabschnitt 53 einen Basis-Auflagen-Aufbau aufweist, wird unter den Gesichtspunkten des Rollwiderstands und der Nässeeigenschaften für den Gummi der Auflage ein nichtleitender Gummi verwendet. Für den Gummi der Basislage kann ein leitender oder ein nichtleitender Gummi verwendet werden. An anderen Stellen wie bei dem Abdeckgummi für den Gürtel und beim Wulstfüller kann jeweils ebenfalls ein leitender oder ein nichtleitender Gummi verwendet werden, solange dadurch kein leitender Pfad ausgebildet wird. Unter den Gesichtspunkten einer Verbesserung des Rollwiderstands und der Nässeeigenschaften wird vorzugsweise ein nichtleitender Gummi verwendet.
Die Beschreibung der Erfindung beruht bei der obigen Ausführungsform auf einem Zweilagenreifen mit zwei Karkassenlagen. Die Erfindung kann jedoch selbstverständlich auch bei Reifen mit einem einlagigen Aufbau angewendet werden, bei dem eine Karkassenlage von der Innenseite des Reifens um den Wulstkern zur Außenseite des Reifens umgeschlagen wird, durch den Seitenwandabschnitt 56 bis zum Schulterabschnitt 57 reicht und dort befestigt ist.
Beispiele
Die vorliegende Erfindung wird anhand der Beispiele näher beschrieben, ist darauf jedoch nicht beschränkt.
In einem Banbury-Mixer mit einem Inhalt von 200 Litern wurden auf die übliche Weise durch Kneten für die Gummimischungen für die Abdeckung einer Karkassenlage, für einen Felgenstreifen und für einen Flügel wie in der Tabelle 1 gezeigt ein leitender Gummi und ein nichtleitender Gummi mit entsprechend eingestellten Rußanteilen sowie eine nichtleitende Gummimischung für eine Seitenwand aus einer Rußmischung und für eine Lauffläche aus einer Silikamischung wie in der Tabelle 2 gezeigt entsprechend den in den Tabellen angegebenen Zusammensetzungen (in Gewichtsteilen) hergestellt. Die Komponenten für den Gummi bzw. Kautschuk und die sonstigen Zusätze zu der Verbindung sind unten angegeben. Die Vol.-% des Rußes sind ein aus der Menge in der Mischung (in Gewichtsteilen) berechneter Wert.

Naturkautschuk (NR): RSS #3, hergestellt in Thailand
Butadienkautschuk (BR): BR150B, Ube Industries, Ltd.
Styrol-Butadien-Kautschuk: (SBR): 1502, JSR Corporation
Ruß FEF für den Gewebelagen-Abdeckgummi: SEAST SO, Tokai Carbon Co., Ltd.
Ruß HAF für den Felgenstreifengummi: SEAST 3, Tokai Carbon Co., Ltd.
Ruß FEE für den Flügelgummi: SEAST SO, Tokai Carbon Co., Ltd.
Ruß ISAF für den Laufflächengummi: SEAST 6, Tokai Carbon Co., Ltd.
Ruß FEE für den Seitenwandgummi: SEAST SO, Tokai Carbon Co., Ltd.
Silika: NIPSIL AQ, Tosoh Silica Corporation
Silan-Verbindungsmittel: Si69, Degussa
Aromaöl: X-140, Japan Energy Corporation
Paraffinwachs: OZOACE-0355, Nippon Seiro Co., Ltd.
Alterungsinhibitor 6C: NOCRAC 6C, Ouchi Shinko Chemical Industrial Co., Ltd.
Stearinsäure: RUNAX S-20, Kao Corporation
Zinkoxid: ZINC WHITE #1, Mitsui Mining & Smelting Co., Ltd.
Schwefel: 5-%iges ölbehandeltes Schwefelpulver, Hosoi Chemical Industry Co., Ltd.
Vulkanisationsbeschleuniger NS: NOCCELER NS-P, Ouchi Shinko Chemical Industrial Co., Ltd.

Der elektrische Widerstand der einzelnen Gummimischungen wurde gemäß JIS K6911 gemessen. Der gemessene Wert ist in den Tabellen 1 und 2 angegeben. Die Meßbedingungen waren: Angelegte Spannung 1000 V, Temperatur 25°C, Feuchtigkeit 50%.
Tabelle 1
Tabelle 2
Es wurden Radialreifen (195/65R15 88S) mit dem in der 1 gezeigten Einlagenaufbau in den in der Tabelle 3 gezeigten Kombinationen hergestellt, wobei für den Gewebelagen-Abdeckgummi, den Felgenstreifengummi und den Flügelgummi alternativ ein leitender Gummi (in der Tabelle 3 mit einem "o" gekennzeichnet) und ein nichtleitender Gummi (in der Tabelle 3 mit einem "X" gekennzeichnet) verwendet wurde. Der elektrische Widerstand und der Rollwiderstand wurden mit den folgenden Verfahren gemessen. Im Vergleichsbeispiel 5 wurde eine leitende Gummischicht (elektrische Leitfähigkeit = 2 × 10⁷ Ωcm), die eine Rußmischung enthält, mit einer Dicke von 0,2 mm und einer Breite von 10 cm im Bereich vom Felgenstreifen bis zur Lauffläche aufgebracht und dadurch die Leitfähigkeit des Reifens sichergestellt. Hinsichtlich des Laufflächengummis und des Seitenwandgummis wurde für alle Reifen der in der Tabelle 2 angegebene Laufflächengummi bzw. Seitenwandgummi verwendet.
Die verwendete Karkassenlage mit einer Abdeckschicht wurde dadurch erhalten, daß beide Seiten eines mit Kleber behandelten Cordgewebes für Reifen aus einem Polyestercord mit 1670 dtex/2 mit einer Fadendichte von 22/25 mm einem Abdeckungsprozeß unterworfen wurden, wobei die Enddicke 1,3 mm betrug und für die in der Tabelle 1 angegebene Abdeckung der Gewebelagen mit einer Kalandervorrichtung für Reifencord für die allgemeine Herstellung mit einem Kalander vom Z-Typ ein leitender Gummi bzw. ein nichtleitender Gummi aufgebracht wurde.
Für den Gürtel wurden generell zwei Lagen (Kreuzungswinkel: 45°) eines Stahlcords 2 + 2 × 0,25 (Fadendichte: 18/25 mm) verwendet, und für die Abschlußlage wurde generell ein Nylon-66-Cord mit 940 dtex/2 (Fadendichte: 28/25 mm) verwendet.
Der elektrische Widerstand des Reifens wurde wie folgt gemessen. Der Reifen 10 wurde auf eine Standardfelge R (15 × 6JJ) montiert und mit einem Luftdruck von 200 kPa versehen. Die Felge mit dem Reifen wurde auf ein im Inland hergestelltes Auto vom FF-Typ mit einem Hubraum von 1600 ccm montiert. Nach einer Testfahrt mit dem Auto bei 100 km/h für drei Stunden wurde der elektrische Widerstand gemäß dem in WDK, Blatt 3, Deutschland, angegebenen "Meßverfahren für den elektrischen Widerstand von Reifen unter Last" gemessen. Das heißt, daß wie in der 4 gezeigt der auf der Felge befindliche Reifen 10 mit einer Last von 400 kg vertikal gegen eine Kupferplatte 131 gedrückt wurde, die auf einer isolierenden Unterlage 130 angeordnet ist. Es wurde dann der elektrische Widerstand zwischen dem mittleren Abschnitt der Standardfelge R und der Kupferplatte 131 mit einem Widerstandmeßgerät 132 bei einer angelegten Spannung von 1000 V gemessen. Bei der Messung betrug die Temperatur 25°C und die Feuchtigkeit 50 Die erhaltenen Ergebnisse sind in der Tabelle 3 angegeben.
Der Rollwiderstand wurde wie folgt gemessen. An einem mit einem Luftdruck von 200 kPa auf einer Standardfelge ange ordneten Reifen wurde der Rollwiderstand bei einer Last von 400 kg bei 60 km/h mit einem uniaxialen Trommeltester zum Messen des Rollwiderstandes gemessen. Das Ergebnis wird durch einen Index bezeichnet, dessen Wert im Vergleichsbeispiel 1 100 beträgt. Ein größerer Wert zeigt einen höheren Rollwiderstand an, bei dem der Kraftstoffverbrauch groß ist. Die erhaltenen Ergebnisse sind in der Tabelle 3 angegeben.
Tabelle 3
Industrielle Anwendbarkeit
Der Luftreifen der vorliegenden Erfindung kann bei verschiedenen Fahrzeugen verwendet werden, etwa bei Fahrzeugen mit vier Rädern wie Personenkraftwagen, bei Fahrzeugen mit zwei Rädern wie Motorrädern, bei Fahrzeugen mit drei Rädern und bei Fahrzeugen mit fünf Rädern und mehr, etwa bei Bussen, Anhängern und Industriefahrzeugen.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
1 ist eine halbe Schnittansicht einer ersten Ausführungsform eines Luftreifens.
2 ist eine halbe Schnittansicht einer zweiten Ausführungsform eines Luftreifens.
3 ist eine halbe Schnittansicht einer dritten Ausführungsform eines Luftreifens.
4 ist eine schematische Ansicht eines Meßverfahrens für den elektrischen Widerstand eines Reifens.
Zusammenfassung
Mit dem herkömmlichen Verfahren kann ein elektrisch leitender Luftreifen hergestellt werden, der einen sehr geringen Rollwiderstand und ausgezeichnete Nässeeigenschaften aufweist, ohne daß dazu besondere Reifenherstellungsschritte oder besondere Materialelemente und Produktionsstufen erforderlich sind. Der Luftreifen (10) umfaßt eine Karkasse (14) mit einer Lage, die um einen Wulstkern (12) umgeschlagen und befestigt ist, einen Felgenstreifen (19) im Wulstabschnitt (11) und einen Flügel (24), von dem ein Rand mit der Karkasse (14) in Kontakt steht und der andere Rand an der Oberfläche eines Randbereichs eines mit dem Boden in Kontakt kommenden Laufflächenabschnitts (13) freiliegt. Der Abdeckgummi für die Karkassenlage (25), der Felgenstreifen (19) und der Flügel (24) bilden durch ein leitendes Gummimaterial einen durchgehend leitenden Pfad aus. Nur dieser leitende Pfad wird für den Leitungsweg des Reifens verwendet, andere Elemente außerhalb des leitenden Pfades bestehen aus einem leitenden Gummimaterial oder einem nichtleitenden Gummimaterial.

10: Luftreifen
11: Wulstabschnitt
12: Wulstkern
13: Laufflächenabschnitt
14: Karkasse
16: Seitenwandabschnitt
19: Felgenstreifen
24: Flügel
25: Karkassenlage

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- JP 8-230407 A [0004]
- JP 2006-143208 A [0004]

Claims

Luftreifen mit einer Karkasse mit wenigstens einer Karkassenlage, die um einen Wulstkern, der in jeden von zwei Wulstabschnitten eingebettet ist, umgeschlagen und befestigt ist, mit einem Felgenstreifen im Wulstabschnitt, der mit einer Felge und der Karkasse in Kontakt steht, und mit einem Flügel, von dem ein Rand mit der Karkasse in Kontakt steht und der andere Rand an der Oberfläche eines Randbereichs eines mit dem Boden in Kontakt kommenden Laufflächenabschnitts freiliegt und mit der Straßenoberfläche in Kontakt kommt; wobei wenigstens ein Abdeckgummi für die Karkassenlage an der zur Kontaktseite mit dem Felgenstreifen und dem Flügel zeigenden Seite und zumindest der Felgenstreifen und der Flügel auf einer Seite des Reifens durch ein leitendes Gummimaterial einen durchgehend leitenden Pfad ausbilden, wobei nur der leitende Pfad für den Leitungsweg des Reifens verwendet wird und andere Elemente außerhalb des leitenden Pfades aus einem leitenden Gummimaterial oder einem nichtleitenden Gummimaterial bestehen.
Luftreifen nach Patentanspruch 1, wobei die Karkasse wenigstens eine Karkassenlage umfaßt, die um die beiden Wulstabschnitte von der Innenseite des Reifens zur Außenseite des Reifens umgeschlagen und befestigt ist, wobei sowohl die Vorderseite als auch die Rückseite der Karkassenlage mit dem leitenden Gummi bedeckt sind und der umgeschlagene Teil der Karkassenlage mit dem Felgenstreifen in Kontakt steht.
Luftreifen nach Patentanspruch 1, wobei die Karkasse wenigstens eine erste Karkassenlage, die um die beiden Wulstabschnitte von der Innenseite des Reifens zur Außenseite des Reifens umgeschlagen und befestigt ist, und eine zweite Karkassenlage umfaßt, die über den Seitenwandabschnitt vom Lauf flächenabschnitt bis zum Wulstabschnitt reicht, mit dem Felgenstreifen in Kontakt steht und befestigt ist, wobei der Abdeckgummi für die zweite Karkassenlage an der zur Reifenaußenseite zeigenden Seite der zweiten Karkassenlage ein leitendes Gummimaterial umfaßt.
Luftreifen nach Patentanspruch 1, wobei die Karkasse wenigstens eine Karkassenlage umfaßt, die um die beiden Wulstabschnitte von der Innenseite des Reifens zur Außenseite des Reifens umgeschlagen und befestigt ist, wobei der umgeschlagene Abschnitt der inneren Karkassenlage, der mit dem Felgenstreifen in Kontakt steht, sich in der Radialrichtung des Reifens nach außen bis zum Flügel erstreckt, mit dem Flügel in Kontakt steht und dort befestigt ist.
Luftreifen nach einem der Patentansprüche 1 bis 4, wobei das leitende Gummimaterial eine Gummimischung mit einem spezifischen elektrischen Widerstand von weniger als 10⁸ Ωcm ist.
Luftreifen nach Patentanspruch 5, wobei die Gummimischung in der Kautschukkomponente einen Dienkautschuk und Ruß mit einer spezifischen Stickstoffadsorptionsfläche von 25 bis 100 m²/g in einer Menge von 14 Vol.-% der gesamten Gummimischung oder mehr enthält.
Luftreifen nach Patentanspruch 1, wobei das nichtleitende Gummimaterial eine Gummimischung umfaßt, die als Verstärkungsmittel ein Verstärkungsmittel ohne Ruß enthält.
Luftreifen nach Patentanspruch 7, wobei das Verstärkungsmittel ohne Ruß ein Silika-Verstärkungsmittel ist.