DE112019003744T5

DE112019003744T5 - Luftreifen und Verfahren zu dessen Herstellung

Info

Publication number: DE112019003744T5
Application number: DE112019003744.7T
Authority: DE
Inventors: Takashi Hoshiba; Kazuya Ishiguro; Masahiro Naruse
Original assignee: Yokohama Rubber Co Ltd
Current assignee: Yokohama Rubber Co Ltd
Priority date: 2018-07-24
Filing date: 2019-07-17
Publication date: 2021-04-08
Also published as: US20210309054A1; CN112449620A; WO2020022161A1; JP7192864B2; JPWO2020022161A1

Abstract

Bereitgestellt werden ein Luftreifen und ein Verfahren zu dessen Herstellung, die ein verbessertes Haftvermögen zwischen einer Reifeninnenfläche und einer Sensoreinheit bereitstellen können, während gleichzeitig Luftretentionseigenschaften sichergestellt werden, indem die Sensoreinheit in einem Zustand, in dem ein Trennmittel auf die Reifeninnenfläche aufgebracht ist, an die Reifeninnenfläche gebunden wird. Mindestens eine Sensoreinheit (20), einschließlich eines Sensors (23), der Reifeninformationen erfasst, ist über eine Haftmittelschicht (10) an einer Reifeninnenfläche (Ts) fixiert, und eine Dicke von einem Trennmittel, die durch ein Elektronenmikroskop erfasst wird, beträgt mindestens in einem Befestigungsbereich (S) für die Sensoreinheit (20) 0,1 µm bis 100 µm.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Luftreifen mit einer Sensoreinheit, die Reifeninformationen erfasst, und ein Verfahren zu seiner Herstellung, und insbesondere einen Luftreifen und ein Verfahren zu seiner Herstellung, die ein verbessertes Haftvermögen zwischen einer Reifeninnenfläche und einer Sensoreinheit bereitstellen können, während sie Luftretentionseigenschaften durch Verbinden der Sensoreinheit mit der Reifeninnenfläche in einem Zustand gewährleisten, in dem ein Trennmittel auf die Reifeninnenfläche aufgebracht wird.
Stand der Technik
Um Informationen aus dem Reifeninneren wie Innendruck und Temperatur zu erfassen, wird die Installation verschiedener Arten von Sensoren in einem Reifenhohlraum durchgeführt (siehe zum Beispiel Patentschriften 1 und 2).
Andererseits ist beim Vulkanisieren eines Reifenrohlings unter Verwendung eines Balgs wahrscheinlich, dass sich der Balg an eine Innenfläche des Reifenrohlings bindet, und somit wird ein Trennmittel auf die Innenfläche des Reifenrohlings aufgebracht, um ein Binden des Reifenrohlings und des Balgs zu verhindern. In einem solchen Fall besteht bei einem Versuch, die Sensoreinheit direkt an die Reifeninnenfläche zu binden und zu befestigen, das Problem eines schlechten Haftvermögens zwischen der Reifeninnenfläche, auf die das Trennmittel aufgebracht wird, und der Sensoreinheit und eines leichten Abschälens der Sensoreinheit.
Im Gegensatz dazu wurde vorgeschlagen, ein Trennmittel auf eine Innenfläche eines Reifenrohlings aufzubringen, den Reifenrohling zu vulkanisieren und dann die Reifeninnenfläche abzuschleifen, um das Trennmittel zu entfernen (zum Beispiel Patentdokument 3). Es besteht jedoch ein Problem bei einem solchen Abschleifen, das eine Dicke einer Innenseele reduziert und somit die Luftretentionseigenschaften verschlechtert. Außerdem wurde vorgeschlagen, vorab einen Belag an eine Innenfläche eines Reifenrohlings zu binden, in dem Zustand, in dem der Belag gebunden ist, ein Trennmittel auf eine Innenfläche des Reifenrohlings aufzubringen und den Belag nach Vulkanisierung des Reifenrohlings abzuschälen, um das Trennmittel zu entfernen (zum Beispiel Patentdokument 4). Es besteht jedoch ein Problem der Verschlechterung der Luftretentionseigenschaften aufgrund des Schritts des Abschälens des Belags nach der Vulkanisierung. Darüber hinaus wurde vorgeschlagen, die Reifeninnenfläche, an der das Trennmittel aufgebracht ist, zu reinigen. Bei einer solchen Technik besteht jedoch ein Problem, dass das Trennmittel nicht ausreichend entfernt werden kann.
Literaturliste
Patentliteratur

Patentdokument 1: JP 6272225 B
Patentdokument 2: JP 2016-505438 T
Patentdokument 3: JP 4410753 B
Patentdokument 4: JP 2015-107690 A

Kurzdarstellung der Erfindung
Technisches Problem
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Luftreifen und ein Verfahren zu dessen Herstellung bereitzustellen, die ein verbessertes Haftvermögen zwischen einer Reifeninnenfläche und einer Sensoreinheit bereitstellen können, während gleichzeitig Luftretentionseigenschaften sichergestellt werden, indem die Sensoreinheit in einem Zustand, in dem ein Trennmittel auf die Reifeninnenfläche aufgebracht ist, an die Reifeninnenfläche gebunden wird.
Lösung des Problems
Ein Luftreifen gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zum Erreichen der vorstehend beschriebenen Aufgabe schließt mindestens eine Sensoreinheit ein, die über eine Haftschicht an einer Reifeninnenfläche befestigt ist, und schließt einen Sensor ein, der Reifeninformationen erfasst, und eine Dicke eines Trennmittels, die durch ein Elektronenmikroskop ermittelt wird, beträgt mindestens in einem Befestigungsbereich für die Sensoreinheit von 0,1 µm bis 100 µm.
Ein Verfahren zum Herstellen eines Luftreifens gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zum Herstellen eines Luftreifens, einschließlich das Vulkanisieren eines Reifenrohlings unter Verwendung eines Balgs, der eine aus einem Trennmittel hergestellte Beschichtungsschicht einschließt, wobei das Verfahren beim Befestigen einer Sensoreinheit an einer Innenfläche eines Laufflächenabschnitts eines vulkanisierten Luftreifens, das Einstellen einer Dicke des Trennmittels, die durch ein Elektronenmikroskop ermittelt wird, mindestens in einem Befestigungsbereich für die Sensoreinheit auf 0,1 µm bis 100 µm und das Befestigen der Sensoreinheit an den Befestigungsbereich für die Sensoreinheit über eine Haftschicht, einschließt.
Außerdem schließt ein Verfahren zum Herstellen eines Luftreifens gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beim Befestigen einer Sensoreinheit an einer Reifeninnenfläche das Bestrahlen der Reifeninnenfläche mit einem Laser, um ein Trennmittel zu entfernen, das Einstellen einer Dicke des Trennmittels, die durch ein Elektronenmikroskop ermittelt wird, mindestens in einem Befestigungsbereich für die Sensoreinheit auf 0,1 µm bis 100 µm, und das Befestigen der Sensoreinheit an dem Befestigungsbereich für die Sensoreinheit über eine Haftmittelschicht, ein.
Vorteilhafte Auswirkungen der Erfindung
In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird eine Dicke eines Trennmittels, die durch ein Elektronenmikroskop ermittelt wird, mindestens in einem Befestigungsbereich für eine Sensoreinheit, auf 0,1 µm bis 100 µm eingestellt, und die Sensoreinheit wird in einem Zustand fixiert, in dem eine Spurenmenge des Trennmittels auf eine Reifeninnenfläche aufgebracht ist. Während das Trennmittel das Eindringen von Luft von der Reifeninnenfläche hemmt und sich die Luftretentionseigenschaften verbessern, kann somit das Haftvermögen zwischen der Reifeninnenfläche und der Sensoreinheit ausreichend sichergestellt werden.
In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weist die Haftmittelschicht vorzugsweise eine Haftfestigkeit im Bereich von 0,4 N/nm² bis 100 N/nm² auf. Dementsprechend können Arbeiten zum Installieren der Sensoreinheit unter Beibehaltung einer guten Haftfestigkeit der Haftmittelschicht einfach durchgeführt werden. Die Haftfestigkeit (Zugscherfestigkeit) der Haftmittelschicht entspricht sowohl JIS-K6850 als auch JIS-Z0237 und ist die Haftfestigkeit, die unter Standardbedingungen (23 °C, RH 50 %) gemessen wird.
In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist die Haftmittelschicht vorzugsweise aus einem Haftmittel auf Basis von Cyanacrylat gebildet. Dementsprechend kann die Arbeitszeit zum Installieren der Sensoreinheit reduziert werden.
In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist die Sensoreinheit vorzugsweise in Reifenbreitenrichtung einwärts von einem Bodenkontaktrand liegenden Seite angeordnet. Dementsprechend kann in einem Fall, in dem ein Sensor einen Abnutzungsgrad eines Laufflächenabschnitts erfasst, der Sensor Reifeninformationen genau erfassen.
In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist die Sensoreinheit vorzugsweise direkt an die Reifeninnenfläche gebunden. Dementsprechend kann in einem Fall, in dem ein Sensor einen Abnutzungsgrad eines Laufflächenabschnitts erfasst, der Sensor Reifeninformationen genau erfassen.
In einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist zwischen der Sensoreinheit und der Haftmittelschicht eine Basis eingesetzt. Dementsprechend kann in einem Fall, in dem ein Material, das eine nachfolgende Reifenverformung ermöglicht, als ein Material der Basis verwendet wird, ein Ablösen der Sensoreinheit aufgrund der Reifenverformung verhindert werden.
In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung erfüllen in einem Schritt zur Bildung der Beschichtungsschicht auf dem Balg eine Beschichtungszeit t (Stunde) und eine Temperatur T (°C) der Beschichtungsschicht vorzugsweise die Bedingungen t ≥ 0,0001 T² - 0,07T + 9 und T ≤ 180 °C. Dementsprechend kann in dem Balg, der die Beschichtungsschicht einschließt, die Zeit zum Auftragen des Trennmittels reduziert werden, und eine Verkürzung der Lebensdauer des Balgs kann verhindert werden.
In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung bezieht sich Bodenkontaktrand auf einen Endabschnitt in Reifenaxialrichtung eines Reifens, der auf eine reguläre Felge aufgezogen ist, auf einen regulären Innendruck gefüllt und vertikal auf einer flachen Oberfläche mit einer regulären Last, die an den Reifen angelegt ist, angeordnet ist. Eine „reguläre Felge“ ist eine Felge, die durch einen Standard für jeden Reifen gemäß einem System von Standards definiert ist, das Standards einschließt, welche die Reifen erfüllen, und bezieht sich auf eine „Standardfelge“ gemäß Definition der Japan Automobile Tyre Manufacturers Association Inc. (JATMA, Verband der japanischen Reifenhersteller), auf eine „Entwurfsfelge“ gemäß Definition der Tire and Rim Association Inc. (TRA, Reifen- und Felgenverband) und auf eine „Messfelge“ gemäß Definition der European Tyre and Rim Technical Organisation (ETRTO, Europäische Technische Organisation für Reifen und Felgen). In dem System von Standards, welches Standards einschließt, die Reifen erfüllen, bezieht sich „regulärer Innendruck“ auf einen Luftdruck, der für jeden Reifen definiert ist, und ist der maximale Luftdruck gemäß Definition der JATMA, der in der Tabelle „TIRE LOAD LIMITS AT VARIOUS COLD INFLATION PRESSURES“ (Reifenlastgrenzen bei verschiedenen Kaltbefüllungsdrücken) gezeigte Maximalwert gemäß Definition der TRA, und „Reifendruck“ (INFLATION PRESSURE) gemäß Definition der ETRTO. Jedoch beträgt der „reguläre Innendruck“ 250 kPa in einem Fall, in dem ein Reifen ein Reifen für einen Personenkraftwagen ist. In dem System von Standards, welches Standards einschließt, die Reifen erfüllen, ist „reguläre Last“ eine Last, die durch jeden der Standards für jeden Reifen definiert ist, und ist die maximale Lastenkapazität gemäß Definition der JATMA, der in der Tabelle „TIRE LOAD LIMITS AT VARIOUS COLD INFLATION PRESSURES“ (Reifenlastgrenzen bei verschiedenen Kaltbefüllungsdrücken) beschriebene Maximalwert gemäß Definition der TRA, und die „LOAD CAPACITY“ (Lastenkapazität) gemäß Definition der ETRTO. Jedoch ist „reguläre Last“ eine Last, die 80 % der vorstehend beschriebenen Last in einem Fall beträgt, in dem ein Reifen ein Reifen für einen Personenkraftwagen ist.
Figurenliste

1 ist eine Meridianquerschnittsansicht, die ein Beispiel eines Luftreifens gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht.
2 ist eine vergrößerte Querschnittsansicht eines Abschnitts des Luftreifens aus 1.
3 ist eine Querschnittsansicht eines modifizierten Beispiels eines Luftreifens gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
4 ist eine perspektivische Ansicht eines weiteren modifizierten Beispiels des Luftreifens gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.

Beschreibung von Ausführungsformen
Konfigurationen von Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden nachstehend unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen ausführlich beschrieben. 1 und 2 veranschaulichen einen Luftreifen gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Es ist zu beachten, dass in 1 CL eine Reifenmittellinie bezeichnet.
Wie in 1 veranschaulicht, schließt ein Luftreifen gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung einen in Reifenumfangsrichtung verlaufenden Laufflächenabschnitt 1 in einer ringförmigen Form, ein Paar Seitenwandabschnitte 2, 2, die auf beiden Seiten des Laufflächenabschnitts 1 angeordnet sind, und ein Paar Wulstabschnitte 3, 3, die in Reifenradialrichtung gesehen einwärts von den Seitenwandabschnitten 2 angeordnet sind, ein.
Eine Karkassenschicht 4 ist zwischen dem Paar Wulstabschnitte 3, 3 montiert. Die Karkassenschicht 4 schließt eine Mehrzahl von verstärkenden Cordfäden ein, die in Reifenradialrichtung verlaufen, und ist von einer Reifeninnenseite zu einer Reifenaußenseite um einen Wulstkern 5 gefaltet, der in jedem der Wulstabschnitte 3 von einer Reifeninnenseite zu einer Reifenaußenseite angeordnet ist. Ein Wulstfüller 6, der eine dreieckige Querschnittsform aufweist und aus einer Kautschuk- bzw. Gummizusammensetzung ausgebildet ist, wird an einem Außenumfang des Wulstkerns 5 angeordnet. Dann wird eine Innenseele 9 in einem Bereich zwischen dem Paar Wulstabschnitte 3, 3 an einer Reifeninnenfläche angeordnet. Die Innenseele 9 bildet eine Reifeninnenfläche Ts.
Andererseits wird eine Mehrzahl von Gürtelschichten 7 in einer Außenumfangsseite der Karkassenschicht 4 im Laufflächenabschnitt 1 eingebettet. Diese Gürtelschichten 7 schließen jeweils eine Mehrzahl von verstärkenden Cordfäden ein, die in Bezug auf die Reifenumfangsrichtung geneigt sind, und die Richtungen der verstärkenden Cordfäden der unterschiedlichen Schichten überschneiden einander. In den Gürtelschichten 7 ist ein Neigungswinkel der verstärkenden Cordfäden in Hinsicht auf die Reifenumfangsrichtung innerhalb des Bereichs von zum Beispiel 10° bis 40° eingestellt. Es werden vorzugsweise Stahlcorde als die verstärkenden Corde der Gürtelschichten 7 verwendet. Um die Hochgeschwindigkeitsbeständigkeit zu verbessern wird mindestens eine Gürteldeckschicht 8, die durch Arrangieren von verstärkenden Cordfäden in einem Winkel von zum Beispiel nicht mehr als 5° in Bezug auf die Reifenumfangsrichtung ausgebildet wird, in der Außenumfangsseite der Gürtelschichten 7 angeordnet. Organische Fasercordfäden wie Nylon und Aramid werden vorzugsweise als die verstärkenden Cordfäden der Gürteldeckschicht 8 verwendet.
Es ist zu beachten, dass die vorstehend beschriebene Reifeninnenstruktur ein typisches Beispiel für einen Luftreifen ist, aber nicht darauf beschränkt ist.
Bei dem vorstehend beschriebenen Luftreifen ist mindestens eine Sensoreinheit 20 in einem Bereich fixiert, der dem Laufflächenabschnitt 1 der Reifeninnenfläche Ts entspricht. Wie in 2 veranschaulicht, ist die Sensoreinheit 20 über eine Haftschicht 10 an die Reifeninnenfläche Ts gebunden.
Die Haftmittelschicht 10 kann ein flüssiges Haftmittel oder ein doppelseitiges Klebeband einschließen. Beispiele für das Haftmittel schließen ein reaktionshärtbares Haftmittel ein, das ein Epoxidharz oder ein Urethanharz einschließt. Insbesondere ist die Haftmittelschicht 10 vorzugsweise aus einem Haftmittel auf Cyanoacrylatbasis (Instant-Haftmittel) gebildet, um die Dauer der Arbeitszeit zum Installieren der Sensoreinheit 20 an der Reifeninnenfläche Ts zu reduzieren.
Die Sensoreinheit 20 schließt ein Gehäuse 21 und einen elektronischen Bestandteil 22 ein. Das Gehäuse 21 weist eine hohle Struktur auf und nimmt den elektronischen Bestandteil 22 in sich auf. Der elektronische Bestandteil 22 schließt je nach Bedarf einen Sensor 23, der Reifeninformationen erfasst, einen Sender, einen Empfänger, eine Steuerschaltung, eine Batterie und dergleichen ein. Beispiele für die vom Sensor 23 erfassten Reifeninformationen schließen Innentemperatur und Innendruck des Luftreifens und einen Abnutzungsgrad des Laufflächenabschnitts 1 ein. Zum Beispiel wird ein Temperatursensor oder ein Drucksensor verwendet, um die Innentemperatur oder den Innendruck zu messen. In einem Fall, in dem ein Abnutzungsgrad des Laufflächenabschnitts 1 erfasst wird, kann ein piezoelektrischer Sensor, der mit der Reifeninnenfläche Ts in Kontakt kommt, als der Sensor 23 verwendet werden, und der piezoelektrische Sensor erfasst eine Ausgangsspannung, die einer Verformung eines Reifens während der Fahrt entspricht, und erfasst einen Abnutzungsgrad des Laufflächenabschnitts 1 basierend auf der Ausgangsspannung. Darüber hinaus können auch ein Beschleunigungssensor oder ein Magnetsensor verwendet werden. Außerdem ist die Sensoreinheit 20 konfiguriert, um die vom Sensor 23 erfassten Reifeninformationen aus dem Reifen hinaus zu übertragen. Es ist zu beachten, dass die interne Struktur der in 2 veranschaulichten Sensoreinheit 20 ein Beispiel der Sensoreinheit ist und nicht darauf beschränkt ist.
Bei dem vorstehend beschriebenen Luftreifen ist eine Trennmittelschicht 11, die ein Trennmittel einschließt, das in einem Verfahren zum Herstellen eines Luftreifens aufgebracht wird, zwischen der Reifeninnenfläche Ts und der Haftmittelschicht 10 vorhanden. Das heißt, die Sensoreinheit 20, die Haftmittelschicht 10 und die Trennmittelschicht 11 sind von der in Reifenradialrichtung inneren Seite aus aufeinandergeschichtet. Eine Dicke g der Trennmittelschicht 11 beträgt mindestens in einem Befestigungsbereich S für die Sensoreinheit 20 der Reifeninnenfläche Ts von 0,1 µm bis 100 µm.Die Dicke g der Trennmittelschicht 11 kann mittels eines Elektronenmikroskops ermittelt werden. Bei der Messung der Dicke g der Trennmittelschicht 11 durch ein Elektronenmikroskop, wird die Dicke der Trennmittelschicht 11 an insgesamt fünf Stellen gemessen, einschließlich eines Mittelpunkts des Befestigungsbereichs S für die Sensoreinheit 20, zwei Stellen auf beiden Seiten in Reifenumfangsrichtung mit dem Mittelpunkt als Mitte und zwei Stellen auf beiden Seiten in Reifenbreitenrichtung mit dem Mittelpunkt als Mitte, und die Dicke an den fünf Stellen werden gemittelt, um die Dicke g (durchschnittliche Dicke) der Trennmittelschicht 11 zu berechnen.
Beispiele für einen Bestandteil, der in die Trennmittelschicht 11 eingebunden werden kann, schließen einen Bestandteil ein, der einen Silikonbestandteil als Wirkstoff enthält. Beispiele für den Silikonbestandteil schließen Organopolysiloxane, zum Beispiel Diethylpolysiloxan, Alkylphenylpolysiloxan, Alkylaralkylpolysiloxan und 3,3,3-Trifluorpropylmethylpolysiloxan ein. Dialkylpolysiloxan ist zum Beispiel Dimethylpolysiloxan, Diethylpolysiloxan, Methylisopropylpolysiloxan oder Methyldodecylpolysiloxan. Beispiele für Alkylphenylpolysiloxan schließen Methylphenylpolysiloxan, ein Dimethylsiloxan-Methylphenylsiloxan-Copolymer und ein Dimethylsiloxan-Diphenylsiloxan-Copolymer ein. Alkylaralkylpolysiloxan ist beispielsweise Methyl(phenylethyl)polysiloxan oder Methyl(phenylpropyl)polysiloxan. Eine Art oder zwei oder mehr Arten von diesen Organopolysiloxanen können in Kombination verwendet werden.
Bei dem vorstehend beschriebenen Luftreifen wird die Dicke g des Trennmittels, die durch ein Elektronenmikroskop ermittelt wird, mindestens im Befestigungsbereich S für die Sensoreinheit 20 auf 0,1 µm bis 100 µm eingestellt, und die Sensoreinheit 20 wird in einem Zustand fixiert, in dem eine Spurenmenge des Trennmittels auf die Reifeninnenfläche Ts aufgebracht ist. Während das Trennmittel das Eindringen von Luft von der Reifeninnenfläche hemmt und sich die Luftretentionseigenschaften verbessern, kann somit das Haftvermögen zwischen der Reifeninnenfläche Ts und der Sensoreinheit 20 ausreichend sichergestellt werden. Hier kann, wenn die Dicke g des Trennmittels im Befestigungsbereich S für die Sensoreinheit 20 weniger als 0,1 µm beträgt, keine Verbesserung der Luftretentionseigenschaften erzielt werden, und wenn die Dicke g mehr als 100 µm beträgt, verschlechtert sich das Haftvermögen der Sensoreinheit 20, und es kann keine Beständigkeit ausreichend erzielt werden.
In 1 und 2 ist die Sensoreinheit 20 in Reifenbreitenrichtung gesehen einwärts von einem Bodenkontaktrand angeordnet. In dem Fall, wo der Sensor 23 einen Abnutzungsgrad des Laufflächenabschnitts 1 erfasst, ist die Sensoreinheit 20 auf diese Weise angeordnet, und somit kann der Sensor 23 die Reifeninformationen genau erfassen.
Außerdem ist die Sensoreinheit 20 direkt mit der Reifeninnenfläche Ts verbunden. In dem Fall, wo der Sensor 23 einen Abnutzungsgrad des Laufflächenabschnitts 1 erfasst, ist die Sensoreinheit 20 auf diese Weise direkt an die Reifeninnenfläche Ts gebunden, und somit kann der Sensor 23 die Reifeninformationen genau erfassen.
Bei dem vorstehend beschriebenen Luftreifen liegt die Haftfestigkeit der Haftmittelschicht 10 vorzugsweise im Bereich von 0,4 N/mm² bis 100 N/mm². Insbesondere liegt die Haftfestigkeit vorzugsweise im Bereich von 5,0 N/mm² bis 80 N/mm². Die Haftfestigkeit der Haftmittelschicht 10 wird auf diese Weise angemessen festgelegt, und somit können Arbeiten zum Installieren der Sensoreinheit 20 leicht durchgeführt werden, während eine gute Haftfestigkeit der Haftmittelschicht 10 beibehalten wird. Wenn hier die Haftfestigkeit der Haftmittelschicht 10 weniger als 0,4 N/mm² beträgt, verschlechtert sich das Haftvermögen zwischen der Reifeninnenfläche Ts und der Sensoreinheit 20, und die Sensoreinheit 20 löst sich leicht ab. Wenn andererseits die Haftfestigkeit der Haftmittelschicht 10 mehr als 100 N/mm² beträgt, können Austauscharbeiten beim Austausch der Sensoreinheit 20 nicht leicht durchgeführt werden.
3 veranschaulicht ein modifiziertes Beispiel eines Luftreifens gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Wie in 3 veranschaulicht, ist zwischen der Sensoreinheit 20 und einer Haftmittelschicht 10 eine Basis 24 eingesetzt, die eine Sensoreinheit 20 hält. Die Basis 24 fungiert als Dämpfungsmaterial, um zu verhindern, dass sich die Sensoreinheit 20 aufgrund von Reifenverformung ablöst. Als Material der Basis 24 können Naturkautschuk (NR), Chloropren-Kautschuk (Cr), Butyl-Kautschuk (IIR), Ethylen-Propylen-Dien-Kautschuk (EPDM), Urethan-Kautschuk, NBR, ein thermoplastisches Elastomer und ein duroplastisches Elastomer beispielhaft genannt werden. Wenn die Basis 24 aus diesen Materialien hergestellt ist, ist es weniger wahrscheinlich, dass die Basis 24 durch Reifenverformung beschädigt wird. Insbesondere kann die Basis 24 aus Kautschuk mit einer Reißdehnung von 80 % oder mehr hergestellt sein. Außerdem befindet sich die Basis 24 vorzugsweise in einem festen Zustand und ist mehr bevorzugt porös. Wenn die Basis 24 porös ist, hat die Basis 24 eine hervorragende Dämpfungswirkung und ist vorteilhaft gegen Ablösen der Sensoreinheit 20 aufgrund von Reifenverformung. Die Basis 24 ist aus dem vorstehend beschriebenen Material hergestellt, und somit kann die Basis 24 ihre Form einer Reifenverformung anpassen, und ein Ablösen der Sensoreinheit 20 aufgrund von Reifenverformung kann verhindert werden. Es ist zu beachten, dass in der in 3 veranschaulichten Ausführungsform das Beispiel gegeben ist, in dem die Basis 24 in einer Querschnittsansicht in Reifenbreitenrichtung in einer U-Form ausgebildet ist, aber die Form der Basis 24 ist nicht besonders eingeschränkt. In 3 entspricht ein Befestigungsbereich S für die Sensoreinheit 20 einem Befestigungsbereich für die Basis 24, die die Sensoreinheit 20 hält.
4 veranschaulicht ein weiteres modifiziertes Beispiel eines Luftreifens gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Wie in 4 veranschaulicht, ist die Sensoreinheit 20 über eine Haftschicht 10 an die glatte Oberfläche M einer Reifeninnenfläche Ts gebunden. Die glatte Oberfläche M wird beim Durchführen einer Vulkanisierungsformung unter Verwendung eines Balgs in einem in Reifenbreitenrichtung mittleren Abschnitt gebildet. Die glatte Oberfläche M ist eine ringförmige flache Oberfläche, die sich in Reifenumfangsrichtung erstreckt. Wenn die Sensoreinheit 20 auf der glatten Oberfläche M der Reifeninnenfläche Ts angeordnet ist, kann das Haftvermögen zwischen der Reifeninnenfläche Ts und der Sensoreinheit 20 wirksam verbessert werden. Es ist zu beachten, dass in 4 ein Befestigungsbereich S für die Sensoreinheit 20 einem Befestigungsbereich für eine die Sensoreinheit 20 haltenden Basis 24 entspricht.
Als nächstes wird ein Verfahren zur Herstellung eines Luftreifens gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben. Beim Vulkanisieren eines Reifenrohlings wird ein Balg vorher mit einem Trennmittel beschichtet (vorzugsweise gebrannt), und eine aus dem Trennmittel hergestellte Beschichtungsschicht wird in einer Außenfläche des Balgs gebildet. Der Schritt des Bildens der Beschichtungsschicht auf der Außenfläche des Balgs wird durchgeführt, während der mit dem Trennmittel beschichtete Balg beispielsweise 1 Stunde lang bei 150 °C und 4 Stunden lang bei 90 °C oder 8 Stunden lang bei Raumtemperatur gelagert wird. Außerdem wird der Schritt des Bildens der Beschichtungsschicht auf der Außenseite des Balgs mindestens einmal und höchstens dreimal durchgeführt. Der Reifenrohling wird unter Verwendung des Balgs vulkanisiert, in dem die Beschichtungsschicht auf diese Weise ausgebildet ist. Dann wird bei dem vulkanisierten Reifen die Sensoreinheit 20 über die Haftschicht 10 an dem Befestigungsbereich S für die Sensoreinheit 20 auf der Reifeninnenfläche Ts des Laufflächenabschnitts 1 fixiert. Wenn die Vulkanisierung unter Verwendung des Balgs mit der auf diese Weise aus dem Trennmittel hergestellten Beschichtungsschicht durchgeführt wird, wird die Trennmittelschicht 11 auf der Reifeninnenfläche Ts des vulkanisierten Luftreifens gebildet. In der Trennmittelschicht 11 wird das Trennmittel nicht vollständig auf die Reifeninnenfläche Ts übertragen, sondern wird auf der Reifeninnenfläche Ts zerstreut.
Anstatt eine Vulkanisierung unter Verwendung des Balgs durchzuführen, der die aus dem Trennmittel hergestellte Beschichtungsschicht einschließt, wie vorstehend beschrieben, kann der Schritt des Vulkanisierens des Reifenrohlings auch das Auftragen des Trennmittels auf eine Innenfläche des Reifenrohlings, das Vulkanisieren des Reifenrohlings unter Verwendung eines regulären Balgs und dann das Bestrahlen der Reifeninnenfläche Ts des vulkanisierten Reifens mit einem Laser einschließen, um das auf die Reifeninnenfläche Ts aufgebrachte Trennmittel zu entfernen.
Wie vorstehend beschrieben, wird die Vulkanisierung unter Verwendung des Balgs, einschließlich der aus dem Trennmittel hergestellten Beschichtungsschicht durchgeführt, oder die Vulkanisierung wird unter Verwendung eines regulären Balgs durchgeführt und die Reifeninnenfläche Ts des vulkanisierten Reifens wird mit einem Laser bestrahlt, um das Trennmittel zu entfernen, und somit kann die Dicke g des Trennmittels mindestens im Befestigungsbereich S für die Sensoreinheit 20 auf 0,1 µm bis 100 µm eingestellt werden. Wenn eine Spurenmenge des Trennmittels auf diese Weise auf die Reifeninnenfläche Ts aufgebracht wird, während das Trennmittel die Permeation von Luft aus der Reifeninnenfläche Ts hemmt und die Lufthalteeigenschaften verbessert, kann das Haftvermögen zwischen der Reifeninnenfläche Ts und der Sensoreinheit 20 ausreichend sichergestellt werden.
Insbesondere erfüllen in dem Schritt des Bildens der Beschichtungsschicht auf der Außenfläche des Balgs die Beschichtungszeit t (Stunden) und die Temperatur T (°C) der Beschichtungsschicht vorzugsweise t ≥ 0,0001 T² - 0,07T + 9 und T ≤ 180 °C. Außerdem ist vorzugsweise die Beziehung zwischen der Beschichtungszeit t und der oben beschriebenen Temperatur T erfüllt, und die Beschichtungszeit t liegt im Bereich von 1 bis 8 Stunden. Ferner beträgt mehr bevorzugt die Temperatur T 90 °C und die Beschichtungszeit t 4 Stunden, und am meisten bevorzugt beträgt die Temperatur T 150 °C und die Beschichtungszeit t 1 Stunde. Unter Erfüllung solcher Bedingungen kann in dem Balg, der die Beschichtungsschicht einschließt, die Zeit zum Auftragen des Trennmittels reduziert werden, und eine Verkürzung der Lebensdauer des Balgs kann verhindert werden. Hier kann mit zunehmender Temperatur T (°C) die Beschichtungsschicht in kurzer Zeit gebildet werden, jedoch ist es wahrscheinlicher, dass sich der Balg verschlechtert und die Lebensdauer des Balgs verkürzt wird.
Beispiele
Reifen gemäß den Vergleichsbeispielen 1 bis 5 und den Beispielen 1 bis 7 wurden hergestellt. Die Reifen weisen jeweils eine Reifengröße von 275/40R21 auf und schließen mindestens eine Sensoreinheit ein, die über eine Haftschicht an einer Reifeninnenfläche fixiert ist und einen Sensor einschließt, der Reifeninformationen erfasst. Ein Verfahren zum Entfernen eines Trennmittels, Auftragen des Trennmittels auf die Reifeninnenfläche, Verwendung eines Balgs, der eine Beschichtungsschicht einschließt, die aus dem Trennmittel während der Vulkanisierung hergestellt ist, und die Dicke des Trennmittels in der Reifeninnenfläche sind wie in Tabelle 1 angegeben festgelegt.
Bei Vergleichsbeispiel 1 wurde das Trennmittel auf die Reifeninnenfläche aufgebracht, und es wurde keine Entfernung des Trennmittels vorgenommen. Außerdem wurde in den Vergleichsbeispielen 2 bis 4 das Trennmittel auf die Reifeninnenfläche aufgebracht, und die Entfernung des Trennmittels wurde nach Abschluss des Vulkanisierungsschritts vorgenommen. Insbesondere wurde in Vergleichsbeispiel 2 das Trennmittel auf der Reifeninnenfläche durch Abschleifen entfernt, und in Vergleichsbeispiel 3 wurde ein zuvor an die Reifeninnenfläche gebundener Film abgeschält, um das Trennmittel von der Reifeninnenfläche zu entfernen, und in Vergleichsbeispiel 4 wurde die Reifeninnenfläche gereinigt, um das Trennmittel von der Reifeninnenfläche zu entfernen.
Es ist zu beachten, dass in Tabelle 1 die Dicke (µm) des Trennmittels auf der Reifeninnenfläche erhalten wird unter Verwendung eines Rasterelektronenmikroskops (SEM-EDX), um die Dicke des Trennmittels an insgesamt fünf Stellen zu messen, einschließlich eines Mittelpunkts des Befestigungsbereichs für die Sensoreinheit in jedem Testreifen, der nach dem Ende des Herstellungsschritts erhalten wird, zwei Stellen auf beiden Seiten in Reifenumfangsrichtung mit dem Mittelpunkt als Mitte und zwei Stellen auf beiden Seiten in Reifenbreitenrichtung mit dem Mittelpunkt als Mitte und Mitteln der Messwerte.
Die Testreifen wurden hinsichtlich des Haftvermögens der Sensoreinheit und der Luftretentionseigenschaften durch ein nachstehend beschriebenes Testverfahren bewertet. Die Ergebnisse der Bewertung sind ebenfalls in Tabelle 1 angegeben. Ferner wurden die Reifen gemäß den Beispielen 1 bis 3 und 5 bis 7 und Vergleichsbeispiel 5 hinsichtlich der Balglebensdauer bewertet, und die Ergebnisse der Bewertung sind ebenfalls in Tabelle 1 angegeben.
Haftvermögen der Sensoreinheit
Das Haftvermögen der Sensoreinheit, wie hierin verwendet, zeigt die Bewertung des Ablösens in einer Haftoberfläche zwischen der Reifeninnenfläche und der Sensoreinheit an. Jeder Testreifen wurde auf einem Rad mit einer Felgengröße von 21x9,5 J montiert, und ein Fahrtest wurde unter Verwendung einer Trommelprüfmaschine durchgeführt bei einer Fahrgeschwindigkeit von 80 km/h, einem Luftdruck von 120 kPa, einer Last von 8,5 kN und einer Fahrstrecke von 6480 km. Nach der Durchführung des Tests wurde visuell beobachtet, ob die Sensoreinheit abfällt oder sich abschält. Wenn es nicht zu einem Abfallen und Abschälen der Sensoreinheit kommt, wird dies mit „hervorragend“ angezeigt, wenn weniger als 1/8 der gesamten Sensoreinheit abgeschält ist, wird dies durch „gut“ angezeigt, wenn 1/8 oder mehr und weniger als 1/4 der gesamten Sensoreinheit abgeschält ist, wird dies durch „ausreichend“ angezeigt und wenn 1/4 oder mehr der gesamten Sensoreinheit abgeschält ist, wird dies durch „schlecht“ angezeigt.
Luftretentionseigenschaften
Jeder Testreifen wurde auf einem Rad mit einer Felgengröße von 21 x 9,5 J montiert und 24 Stunden lang bei einem Luftdruck 270 kPa und einer Temperatur 21 °C gelassen. Dann wurde ein anfänglicher Luftdruck von 250 kPa eingestellt, und der Luftdruck wurde 42 Tage lang gemessen. Es wurde eine Neigung einer Luftleckagemenge vom 15. Tag zum 42. Tag bestimmt. Die Bewertungsergebnisse werden als Indexwerte unter Verwendung von Reziproken der Messwerte ausgedrückt, wobei Vergleichsbeispiel 1 als Bezugszeichen 100 zugewiesen wird. Die höheren Indexwerte bedeuten bessere Luftretentionseigenschaften.
Balglebensdauer

Die Vulkanisierung wurde unter Verwendung eines Balgs durchgeführt, einschließlich einer aus einem Trennmittel gebildeten Beschichtungsschicht, und es wurde die Anzahl an Reifenrohlingen gemessen, die eine Vulkanisierung in einem Zustand ermöglichten, in dem eine Dicke des Trennmittels, die auf eine Reifeninnenfläche übertragen wurde, innerhalb des in einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung angegebenen Bereichs lag. Die Bewertungsergebnisse sind als Indexwerte ausgedrückt, wobei Beispiel 1 das Bezugszeichen 100 zugewiesen ist. Die höheren Indexwerte bedeuten eine hervorragendere Balglebensdauer. [Tabelle 1-I]

	Vergleichsbeispiel 1	Vergleichsbeispiel 2	Vergleichsbeispiel 3	Vergleichsbeispiel 4
Verfahren zur Entfernung von Trennmittel	—	Abschleifen	Abschälen des Belags	Reinigung
Aufbringen von Trennmittel auf die Reifeninnenfläche	Ja	Ja	Ja	Ja
Verwendung eines Balgs einschließlich einer aus Trennmittel hergestellten Besch ichtu ngssch icht während der Vulkanisierung	Nein	Nein	Nein	Nein
Dicke des Trennmittels auf der Reifeninnenfläche (µm)	450	0	0	150
Beschichtungszeit t (obere Stufe) und Temperatur T (untere Stufe) der Beschichtungsschicht	—	—	—	—
Haftvermögen der Sensoreinheit	Schlecht	Hervorragend	Hervorragend	Ausreichend
Luftretentionseigenschaften	100	89	96	100
Balglebensdauer	—	—	—	—

[Tabelle 1-II]

	Beispiel 1	Beispiel 2	Beispiel 3	Beispiel 4
Verfahren zur Entfernung von Trennmittel	—	—	—	Laserbestrahlung
Aufbringen von Trennmittel auf die Reifeninnenfläche	Nein	Nein	Nein	Ja
Verwendung eines Balgs einschließlich einer aus Trennmittel hergestellten Besch ichtu ngssch icht während der Vulkanisierung	Ja	Ja	Ja	Nein
Dicke des Trennmittels auf der Reifen innenfläche (µm)	0,1	20	100	100
Beschichtungszeit t (obere Stufe) und Temperatur T (untere Stufe) der Besch ichtu ngsschicht	2 h 23 °C	5 h 23 °C	8 h 23 °C	-
Haftvermögen der Sensoreinheit	Hervorragend	Hervorragend	Gut	Gut
Luftretentionseigenschaften	98	99	100	100
Balglebensdauer	100	100	102	—

[Tabelle 1-III]

	Vergleichsbeispiel 5	Beispiel 5	Beispiel 6	Beispiel 7
Verfahren zur Entfernung von Trennmittel	—	—	—	—
Aufbringen von Trennmittel auf die Reifeninnenfläche	Nein	Nein	Nein	Nein
Verwendung eines Balgs einschließlich einer aus Trennmittel hergestellten Beschichtungsschicht während der Vulkanisierung	Ja	Ja	Ja	Ja
Dicke des Trennmittels auf der Reifeninnenfläche (µm)	110	100	100	100
Beschichtungszeit t (obere Stufe) und Temperatur T (untere Stufe) der Beschichtungsschicht	9 h 23 °C	4 h 90 °C	1 h 150 °C	30 min 170 °C
Haftvermögen der Sensoreinheit	Ausreichend	Gut	Gut	Gut
Luftretentionseigenschaften	100	100	100	100
Balglebensdauer	101	103	105	101

Wie aus Tabelle 1 hervorgeht, wurde im Vergleich zu Vergleichsbeispiel 1 bei den Luftreifen gemäß den Beispielen 1 bis 7 das Haftvermögen der Sensoreinheit verbessert, während die Luftretentionseigenschaften beibehalten wurden. Insbesondere wurde in den Beispielen 3 und 5 bis 7 die Balglebensdauer verbessert.
Andererseits wurde in Vergleichsbeispiel 2, da die Reifeninnenfläche abgeschliffen wurde, eine Dicke einer Innenseele dünn, und somit verschlechterten sich die Luftretentionseigenschaften. Da der Belag in Vergleichsbeispiel 3 an die Reifeninnenfläche gebunden war und nach der Vulkanisierung abgeschält wurde, verschlechterten sich die Luftretentionseigenschaften. In Vergleichsbeispiel 4 konnte, obwohl die Reifeninnenfläche gereinigt wurde, das Trennmittel in der Reifeninnenfläche nicht vollständig entfernt werden, und eine relativ große Menge des Trennmittels blieb in der Reifeninnenfläche zurück. Somit nahm das Haftvermögen der Sensoreinheit ab. In Vergleichsbeispiel 5 wurde eine große Dicke des Trennmittels eingestellt, die auf der Reifeninnenfläche übertragen wurde, und somit war eine Wirkung des Verbesserns des Haftvermögens der Sensoreinheit unzureichend.
Bezugszeichenliste

1: Laufflächenabschnitt
2: Seitenwandabschnitt
3: Wulstabschnitt
10: Haftmittelschicht
20: Sensoreinheit
Ts: Reifeninnenfläche

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 6272225 B [0004]
JP 2016505438 T [0004]
JP 4410753 B [0004]
JP 2015107690 A [0004]

Claims

Luftreifen, umfassend: mindestens eine Sensoreinheit, die über eine Haftschicht an einer Reifeninnenfläche befestigt ist und einen Sensor umfasst, der Reifeninformationen erfasst; wobei eine Dicke des Trennmittels, die durch ein Elektronenmikroskop ermittelt wird, mindestens in einem Befestigungsbereich für die Sensoreinheit von 0,1 µm bis 100 µm beträgt.
Luftreifen nach Anspruch 1, wobei die Haftmittelschicht eine Haftfestigkeit im Bereich von 0,4 N/mm² bis 100 N/mm² aufweist.
Luftreifen nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Haftmittelschicht aus einem Haftmittel auf Cyanoacrylatbasis gebildet ist.
Luftreifen nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Sensoreinheit in Reifenbreitenrichtung gesehen einwärts von einem Bodenkontaktrand angeordnet ist.
Luftreifen nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Sensoreinheit direkt an die Reifeninnenfläche gebunden ist.
Luftreifen nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei eine Basis zwischen der Sensoreinheit und der Haftmittelschicht eingesetzt ist.
Verfahren zum Herstellen eines Luftreifens, umfassend das Vulkanisieren eines Reifenrohlings unter Verwendung eines Balgs, der eine aus einem Trennmittel hergestellte Beschichtungsschicht einschließt, wobei das Verfahren umfasst: beim Befestigen einer Sensoreinheit an einer Innenfläche eines Laufflächenabschnitts eines vulkanisierten Luftreifens, das Einstellen einer Dicke des Trennmittels, die durch ein Elektronenmikroskop ermittelt wird, mindestens in einem Befestigungsbereich für die Sensoreinheit auf 0,1 µm bis 100 µm und das Befestigen der Sensoreinheit an dem Befestigungsbereich für die Sensoreinheit über eine Haftschicht.
Verfahren zum Herstellen eines Luftreifens gemäß Anspruch 7, wobei in einem Schritt zum Bilden der Beschichtungsschicht auf dem Balg eine Beschichtungszeit t (Stunde) und eine Temperatur T (°C) der Beschichtungsschicht t ≥ 0,0001 T² - 0,07T + 9 und T ≤ 180 °C erfüllen.
Verfahren zum Herstellen eines Luftreifens, wobei das Verfahren umfasst: beim Befestigen einer Sensoreinheit an einer Reifeninnenfläche, das Bestrahlen der Reifeninnenfläche mit einem Laser, um ein Trennmittel zu entfernen, das Einstellen einer Dicke des Trennmittels, die durch ein Elektronenmikroskop ermittelt wird, mindestens in einem Befestigungsbereich für die Sensoreinheit auf 0,1 µm bis 100 µm, und das Befestigen der Sensoreinheit an dem Befestigungsbereich für die Sensoreinheit über eine Haftmittelschicht.