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Diese Erfindung betrifft einen Luftreifen für einen
Personenkraftwagen, insbesondere mit Radialstruktur, der eine
verbesserte Felgenspannkraft und Felgenmontierbarkeit, sowie
einen besseren Sitz auf der Felge aufweist.
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Der Aufbau desjenigen Teils eines Luftreifens für einen
Personenkraftwagen (nachfolgend lediglich als "Reifen"
bezeichnet), der um den Wulstteil herum angeordnet ist,
beeinflußt wichtige Reifeneigenschaften, wie beispielsweise
die Spannkraft auf einer Felge, die Montierbarkeit, den Sitz
und so weiter. Ein Wulstband ist um die Wulstteile des Reifens
herum angeordnet, um diese Eigenschaften zu verbessern.
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Herkömmlicherweise sind als das oben beschriebene Wulstband
ein durch Fasercordeinlagen verstärktes Gewebewulstband sowie
ein ausschließlich aus Kautschuk hergestelltes Gummiwulstband
(wie z.B. in der EP-A-0 072 956 dagestellt) verfügbar. Im Fall
des Gewebewulstbandes kommt es jedoch infolge eines zum
Zeitpunkt der Formgebung des Reifens stattfindenden
gegenseitigen Spleißens der Bahnendstücke des Rohmaterials in
einer solchen Weise zum Auftreten eines uneinheitlichen
Teilstücks mit großer Steifigkeit, daß dieses die
Reifenumfangsrichtung quer kreuzt, so daß sich die
Felgenmontierbarkeit verschlechtert und der Sitz nicht so gut
ist. Das Gummiwulstband beinhaltet Schwierigkeiten, wie
diejenigen, daß die Form unbeständig ist, die Felgenspannkraft
nicht ausreicht und daß wahrscheinlich eine Felgenabweichung
und ein Felgenabfall erfolgen.
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Es ist ein Ziel der vorliegenden Erfindung, einen Luftreifen
für ein Personenkraftfahrzeug bereitzustellen, welcher sowohl
die Vorteile des Gewebewulstbandes als auch des
Gummiwulstbandes herkömmlicher Reifen behält, ihre Nachteile
abmindert, und bezüglich der Felgenspannkraft, der
Felgenmontierbarkeit und dem Sitz auf der Felge in jeder
Hinsicht ausgezeichnet ist.
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Um das oben beschriebene Ziel zu erreichen, besteht gemäß der
vorliegenden Erfindung derjenige Teil des Reifens um den
Wulstteil herum aus einem Gummiwulstband mit einem
zweischichtigen Aufbau, bestehend aus einer weichen
Kautschukschicht auf einer äußeren Schichtseite und einer
harten Kautschukschicht auf einer inneren Schichtseite. Weiter
ist die weiche Kautschukschicht mindestens 0,2 mm dick und
besteht aus einem Kautschuk mit einer JIS-Härte Hs von 50 bis
65, einem komplexen Elastizitätsmodul E* von mindestens 3,0
NPa und einem Druckverformungsrest von bis zu 25 %. Im
Gegensatz dazu ist die harte Kautschukschicht dicker als die
weiche Kautschukschicht und besteht aus einem Kautschuk mit
einer JIS-Härte Hs von 70 bis 85, einem komplexen
Elastizitätsmodul E* von mindestens 6,0 MPa und einem
Druckverformungsrest von bis zu 32 %.
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Wie oben beschrieben, besteht das Wulstband um den Wulstteil
herum aus dem zweilagigen Laminatelement aus der weichen und
harten Kautschukschicht mit jeweils unterschiedlichen Werten
der JIS-Härte Hs, des komplexen Elastizitätsmoduls E*, des
Druckverformungsrests und der Dicke, und die weiche
Kautschukschicht ist auf der Oberflächenseite des Wulstteils
angeordnet. Auf diese Weise kann zum Zeitpunkt der Montage auf
der Felge eine saubere Anpassung ohne Gummirisse erfolgen, und
die Felgenmontierbarkeit kann verbessert werden. Nach
Vollendung der Felgenmontage verringert der Reifen dieser
Erfindung die Felgenabweichung und den Felgenabfall und kann
den Sitz verbessern. Da durch die harte Kautschukschicht eine
hohe Felgenspannkraft erzielt werden kann, kann eine
Felgenabweichung nach der Felgenmontage selbst dann
zuverlässig verhindert werden, wenn in einem frühen Stadium
der Felgenmontage eine Anpassung an die Felge nicht
ausreichend ist. Da der Sitz nach der Felgenmontage somit gut
ist, kann außerdem eine Felgenabweichung selbst dann nicht so
leicht auftreten, wenn die Felgenspannkraft gegenüber der
anfänglichen Höhe abnimmt.
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Bei der vorliegenden Erfindung sind die JIS-Härte Hs und der
Druckverformungsrest (bleibende Druckverformung) Werte, die
gemäß dem in der JIS-K 6301 festgesetzten Verfahren gemessen
werden. Jedoch ist die JIS-Härte Hs der bei 20 ºC mittels eines
JIS-Federhärteprüfers gemessene Wert, während der
Druckverformungsrest jeweils das nach einer Wärmebehandlung in
einem Thermostatofen bei 70 ºC über 22 Stunden unter
Beaufschlagung mit einer 25%-igen Kompression gemessene
Verhältnis der bleibenden Druckverformung bedeutet. Der
Begriff "komplexer Elastizitätsmodul E*" kennzeichnet den
unter den Bedingungen einer Temperatur von 20 ºC, einer
Frequenz von 20 Hz, einem Dehnungsverhältnis von 10 ± 2 % und
einer Probenbreite x Dicke von 5 mm x 2 mm unter Verwendung
eines von Toyo Seiki K.K. hergestellten viskoelastischen
Dehnungs-Prüfgerätes "Rheograph Solid" gemessenen Wert.
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Fig. 1 ist eine teilweise Schnittansicht, die den Aufbau eines
Wulstteils eines Reifens gemäß der vorliegenden Erfindung
zeigt;
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Fig. 2 ist eine teilweise Schnittansicht, die den Aufbau des
Wulstteils eines Reifens gemäß einer anderen Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung zeigt;
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Fig. 3 ist ein Schaubild, das die zeitliche Veränderung einer
Felgenspannkraft des Reifens zeigt; und
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die Figuren 4 und 5 sind erläuternde Ansichten, von denen jede
das Bewertungsverfahren für den Sitz auf einer Felge zeigt.
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Fig. 1 zeigt einen Wulstteil 1 eines Reifens mit
Radialstruktur gemäß der vorliegenden Erfindung; jedoch ist
sein Laufflächenteil aus der Zeichnung weggelassen. Ein
Wulstkern 2 ist im Wulstteil 1 eingebettet, und darüber ist
ein Wulstfüller 7 angeordnet. Eine Karkassenschicht 3 ist von
der Innenseite zur Außenseite des Reifens auf eine solche
Weise um den Wulstkern 2 herum umgeschlagen, daß der
Wulstfüller 7 umhüllt wird, und ihr Ende ist zur Seitenwand
hin nach oben umgeschlagen. Eine innere Futterschicht 4 ist
entlang der Innenseite der Karkassenschicht 3 angeordnet und
erstreckt sich von der Innenseite des Reifens bis zu einem
Bereich eines Wulstfersenteils 2H des Wulstkerns 2. Die innere
Schicht 4 um den Wulstkern 2 wird von einem Gummiwulstband 5
bedeckt, und das Ende dieser Gummischicht 5 erstreckt sich bis
hin zum unteren Bereich der Seitenwand auf der Außenseite des
Reifens. Eine Felgenpolsterschicht 6 ist auf eine solche Weise
außerhalb des Gummiwulstbandes 5 angeordnet, daß sie sich vom
Wulstfersenteil 2H bis zur Seitenwand erstreckt.
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Das oben beschriebene Gummiwulstband 5 besteht aus einem
Laminat aus einer harten Kautschukschicht 5H auf der inneren
Schichtseite und einer weichen Kautschukschicht 55 auf der
äußeren Schichtseite. Die weiche Kautschukschicht auf der
äußeren Schichtseite ist mindestens 0,2 mm dick und besteht
aus einem Kautschuk mit einer JIS-Härte Hs von 50 bis 65,
einem komplexen Elastizitätsmodul E* von mindestens 3,0 MPa
und vorzugsweise von 3,5 bis 5,0 MPa, sowie einem
Druckverformungsrest von bis zu 25 %. Die harte
Kautschukschicht 5H auf der inneren Schichtseite ist dicker
als die weiche Kautschukschicht 5S und besteht aus einem
Kautschuk mit einer JIS-Härte Hs von 70 bis 85, einem
komplexen Elastizitätsmodul E* von mindestens 6,0 MPa und
vorzugsweise von 6,5 bis 9,0 MPa, sowie einem
Druckverformungsrest von bis zu 32 %.
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Bei dem Gummiwulstband 5 mit dem oben beschriebenen Aufbau ist
die weiche Kautschukschicht 55 auf der Oberflächenseite des
Wulstteils angeordnet, so daß die weiche Kautschukschicht 5S
in unmittelbaren Kontakt mit der Felge tritt. Dies verhindert
Gummirisse zum Zeitpunkt der Montage des Reifens auf der Felge
und verbessert die Montierbarkeit. Zur gleichen Zeit kann der
Sitz des Reifens auf der Felge nach einer Felgenmontage
verbessert werden, eine Felgenabweichung kann verhindert
werden und ein gutes Luftabdichtungsvermögen kann
sichergestellt werden.
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Falls die JIS-Härte Hs der weichen Kautschukschicht 55 weniger
als 50 beträgt, sinkt die Kautschukfestigkeit und die
Standfestigkeit verschlechtert sich. Falls die JIS-Härte Hs 65
übersteigt, was im wesentlichen der Untergrenze eines
herkömmlichen Kautschukwulstbandes entspricht, kann nur ein
Felgenabweichungswiderstand erzielt werden, der demjenigen
eines mit einem einlagigen Gummiwulstband ausgerüsteten
herkömmlichen Reifens gleich ist. Falls die Dicke der weichen
Kautschukschicht 55 weniger als 0,2 mm beträgt, können weiter
eine gute Felgenmontierbarkeit und ein guter Felgensitz nicht
bereitgestellt werden.
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Wenn die harte Kautschukschicht 5H auf der inneren
Schichtseite angeordnet ist, sichert sie daneben die
Felgenspannkraft des Wulstteils nach erfolgter Montage auf der
Felge, so daß eine Felgenabweichung und ein Felgenabfall nicht
so leicht erfolgen, und daß ein Luftabdichtungsvermögen
verbessert werden kann. Außerdem kann sogar in dem Fall, daß
die weiche Kautschukschicht 5S auf der äußeren Schichtseite
ermüdet, mittels dieser harten Kautschukschicht 5H die
Spannkraft auf der Felge über einen längeren Zeitraum
sichergestellt werden.
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Falls die JIS-Härte Hs der harten Kautschukschicht 5H weniger
als 70 beträgt, kann die Felgenspannkraft nicht ausreichend
sichergestellt werden, und ein Felgenabweichungswiderstand und
ein Felgenabfallwiderstand können nicht zufriedenstellend
sein. Falls die JIS-Härte Hs 85 übersteigt, verschlechtert
sich die Montageeigenschaft auf der Felge und ein schlechterer
Sitz tritt auf. Falls die harte Kautschukschicht 5H nicht
dicker als die weiche Kautschukschicht 55 ist, kann eine gute
Felgenspannkraft, wie oben beschrieben, nicht erzielt werden,
und sowohl der Felgenabweichungswiderstand als auch das
Luftabdichtungsvermögen nehmen ab.
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Die Kautschukzusammensetzung, welche die weiche und harte
Kautschukschicht bildet, ist nicht besonders einschränkend,
solange die geforderten Eigenschaften, wie beispielsweise die
JIS-Härte Hs, der komplexe Elastizitätsmodul E* und der
Druckverformungsrest gegeben sind. Vorzugsweise kann jedoch
die Kautschukzusammensetzung durch Einstellung der
Zumischungsmengen von Zumischungsstoffen, wie beispielsweise
von Vulkanisationshilfsmitteln, Antioxidationsmitteln usw.
versinnbildlicht durch Ruß, Schwefel,
Vulkanisationsbeschleuniger usw. gegenüber den
Kautschukbestandteilen, wie beispielsweise natürlichem
Kautschuk, Styrol-Butadien-Copolymerkautschuk (SBR),
Butylkautschuk (BR) und Polyisoprenkautschuk (IR) erhalten
werden.
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Bei dem Reifen der vorliegenden Erfindung können das
Gummiwulstband 5 und der Wulstkern 2 an Stelle der Anordnung
der in Fig. 1 dargestellten Ausführungsform, bei welcher im
Bereich vom Wulstspitzenteil 2T zum Wulstfersenteil 2H die
innere Futterschicht 4 angeordnet ist, auf eine solche Weise
angeordnet sein, daß sie, wie in Fig. 2 dargestellt, in
direkten Kontakt miteinander treten. Obwohl das Gummiwulstband
5 in einem breiten, bis zum Seitenwandteil verlaufenden
Bereich angeordnet sein kann, indem man es von der Innenseite
zur Außenseite des Reifens um den Wulstkern 2 zurückschlägt,
wie in Fig. 2 dargestellt, ist es ausreichend, wenn mindestens
derjenige Teil bedeckt ist, der in Kontakt mit dem Reifen
tritt.
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In dem Fall der in den Zeichnungen dargestellten
Ausführungsform bilden die weiche Kautschukschicht 55 und die
harte Kautschukschicht 5H die vollständigen Schichten über den
gesamten Bereich des Gummiwulstbandes 5, jedoch kann in seinem
Endbereich ein Aufbau verwendet werden, der nur aus dem einen
oder dem anderen besteht.
Beispiel 1:
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Die folgenden drei Typen von Radialreifen wurden hergestellt,
welche dieselbe Reifengröße von 185/60R14 aufwiesen.
Reifen dieser Erfindung:
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Er besaß einen in Fig. 1 dargestellten Wulstaufbau, seine
weiche und harte Kautschukschicht bestanden aus den
Kautschukzusammensetzungen mit den in Tabelle 1 dargestellten
Mischungszusammensetzungen und waren aus einem Kautschuk
hergestellt, der die JIS-Härte Hs, den komplexen
Elastizitätsmodul E* und den Druckverformungsrest aufwies, die
in Tabelle 1 dargestellt sind.
Herkömmlicher Reifen I:
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Dies war der Reifen, den man durch Ersetzen des
Gummiwulstbandes des Reifenaufbaus des Reifens dieser
Erfindung durch ein Gewebewulstband erhielt.
Herkömmlicher Reifen II:
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Dies war der Reifen, den man durch Ersetzen des
Gummiwulstbandes des Reifenaufbaus des Reifens dieser
Erfindung durch einen einlagigen Aufbau erhielt, und sein
Wulstband bestand aus der in Tabelle 1 dargestellten
Mischungszusammensetzung und wies die JIS-Härte Hs, den
komplexen Elastizitätsmodul E* und den Druckverformungsrest
auf, die in Tabelle 1 dargestellt sind.
Tabelle 1
Reifen dieser Erfindung
weicher Kautschuk
harter Kautschuk
Herkömmlicher Reifen I
Zugemischte
Stoffe
(Gewichtsanteile)
Ruß
Zinkweiß
Prozeßöl
Stearinsäure
Antioxidans
Schwefel
JIS-Härte Hs
Komplexer
Elastizitätsmodul E*
Druckverformungsrest (%)
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Die Felgenspannkraft, die Felgenmontierbarkeit und der Sitz
auf der Felge dieser drei Typen von Reifen wurden mittels des
unten zu beschreibenden Verfahrens gemessen. Der
Felgenabweichungswiderstand und der Felgenabfallwiderstand
dieser Reifen wurden bewertet, nachdem sie bei tatsächlichen
Autos aufgezogen worden waren. Die Ergebnisse sind in Tabelle
2 aufgeführt.
Felgenspannkraft:
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Nachdem jeder Reifen bei einem Luftdruck von 3,5 kp/cm² auf
eine normale Felge aufgezogen worden war, wurde er bei einer
Raumtemperatur von 80 ºC belassen. Das Maß des Abnahme der
Felgenspannkraft wurde unter Verwendung eines von Hoffman Co.
hergestellten Haltekraft-Meßinstruments jeweils nach
vorbestimmten Zeiträumen gemessen.
Felgenmontierbarkeit:
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Die Leichtigkeit der Montierbarkeit des Reifenwulstteils jedes
Reifens auf die Felge wurde bei der Montage auf eine normale
Felge durch Fühlen bewertet.
Felgensitz:
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Nachdem jeder Reifen auf einer normalen Felge montiert war,
wurde dieser Parameter durch Messung der Gleichförmigkeit des
Zwischenraums zwischen dem Felgenflansch F der Felge R und dem
Montageband (Felgenprüflinie) B des Reifenwulstteils 1 in
Reifenumfangsrichtung, wie in Fig. 4 dargestellt, und das Maß
des Zwischenraums V zwischen der Felge R und dem Fersenteil 2H
des Reifenwulstteils 1 in Reifenumfangsrichtung, wie in Fig. 5
dargestellt, bewertet.
Felgenabweichungswiderstand:
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Die Reifen jeder Art wurden auf normale Felgen aufgezogen und
nachdem sie mit einem normalen Luftdruck gefüllt waren, wurden
sie an einem tatsächlichen, vollbeladenen Wagen montiert.
Bremsungen mit einer negativen Beschleunigung von 0,8 g von
einer Geschwindigkeit von 50 km/h wurden zwanzigmal
wiederholt, und das Maß der Felgenabweichung der Reifen wurde
gemessen.
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Die Bewertungsergebnisse sind durch Indexangaben dargestellt,
indem man die Kehrwerte der gemessenen Werte verwendet und die
für den herkömmlichen Reifen I ermittelte Bewertungsgröße als
100 annimmt. Je größer dieser Wert ist, desto besser ist der
Felgenabweichungswiderstand.
Reifenabfallwiderstand:
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Die auf die normalen Felgen aufgezogenen Reifen jedes Typs
wurden an einem tatsächlichen Wagen montiert, so daß eine Last
von 80 % der JIS-Gestaltungs-Normallast aufgebracht wurde.
Während der Reifen auf einem Rundkurs mit einem Radius von 25
m mit einer Geschwindigkeit von 60 km/h gefahren wurde, wurde
der Luftdruck stufenweise um 0,1 kp/cm² verringert und der
Abfallwiderstand wurde mittels des Luftdrucks zu demjenigen
Zeitpunkt bewertet, zu dem die Felge abfiel. Die
Bewertungsergebnisse sind durch Indexangaben dargestellt,
indem die Kehrwerte des gemessenen Luftdrucks gebildet wurden,
und indem die für den herkömmlichen Reifen I ermittelte
Bewertungsgröße als 100 angenommen wurde. Je größer dieser
Wert ist, um so ausgezeichneter ist der
Felgenabfallwiderstand.
Tabelle 2
Reifen dieser Herkömmlicher Erfindung
Herkömmlicher Reifen
Felgenmontierbarkeit
Felgensitz
Felgenabweichungswiderstand
Felgenabfallwiderstand
leicht
gut
schwierig
schlecht
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Wie man aus Tabelle 2 sehen kann, besaß der Reifen dieser
Erfindung eine ausgezeichnete Felgenmontierbarkeit und einen
ausgezeichneten Felgensitz und behielt einen
Felgenabweichungswiderstand und einen Felgenabfallwiderstand,
die denjenigen des herkömmlichen Reifens I, der das
Gewebewulstband verwendete, im wesentlichen gleich waren. Der
herkömmliche Reifen II, der nur ein einlagiges Gummiwulstband
verwendete, besaß eine gute Montierbarkeit und einen guten
Sitz, jedoch waren sein Felgenabweichungswiderstand und sein
Felgenabfallwiderstand nach Montage am tatsächlichen Wagen
schlechter.
Beispiel 2:
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Fig. 3 zeigt das Ergebnis der Prüfung der Veränderung der
Felgenspannkraft mit der Zeit, wenn die drei in Beispiel 1
hergestellten Reifentypen mittels einer Felgenspannkraft von
180 kp auf die Felgen aufgezogen wurden.
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Wie aus Fig. 3 klar ersichtlich ist, zeigte der Reifen dieser
Erfindung im wesentlichen dieselbe zeitliche Veränderung der
Felgenspannkraft, wie der mit dem Gewebewulstband
ausgestattete herkömmliche Reifen I, jedoch war die zeitliche
Veränderung der Reifenspannkraft des herkömmlichen Reifens II
außerordentlich groß.