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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Vulkanisierverfahren und eine
Vulkanisiervorrichtung für einen Reifen, die in der Lage sind, einen Reifen in
verschiedenen Abschnitten des Reifens bei optimaler Temperatur zu
vulkanisieren, um so die Leistung des Reifens zu erhöhen.
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Wenn ein Reifen vulkanisiert wird, wie in Fig. 5 dargestellt; wird im
Allgemeinen eine Vulkanisiervorrichtung verwendet, die eine äußere Form (a)
mit einem Hohlraum zur Reifenformung (a1), und ein Heizbalg (b) zum
Drücken eines Reifenrohlings (t) gegen eine innere Umfangsoberfläche des
Hohlraumes zur Reifenformung (a1) umfasst. Der Reifen wird von außen
durch Wärme aufgeheizt, die von Heizgeräten (h) übertragen wird, welche
an oberen und unteren Trägerplatten (c) vorgesehen sind, und durch die
äußere Form (a) geleitet wird. Der Reifen wird von innen durch Füllen des
Heizbalges (b) mit einem Hochtemperatur-Wärmedruckmedium (e) mit
hoher Temperatur aufgeheizt, und die Außenseite und Innenseite des
Reifens werden so gesteuert, dass die Temperatur konstant ist.
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Auf der anderen Seite sind die Eigenschaften, die für unterschiedliche
Abschnitte des Reifens, wie etwa Laufstreifenabschnitt,
Seitenwandabschnitt, und Wulstabschnitt, erforderlich sind, unterschiedlich. Zum
Beispiel verlangt der Laufstreifenabschnitt Griffeigenschaften,
Verschleißfestigkeit, Reißfestigkeit, und so weiter, um bei Kontakt mit dem
Untergrund für die Übertragung der Antriebs- und Bremskräfte zu sorgen. Der
Seitenwandabschnitt erfordert Biegsamkeit, Reißfestigkeit und
Witterungsbeständigkeit, um zu verhindern, dass die Karkasse beschädigt
wird, und damit der Seitenwandabschnitt flexibel gebogen werden kann.
Der Wulstabschnitt erfordert Steifigkeit und Verschleißfestigkeit, so dass
der Reifen an der Felge angepasst und fest gehalten wird. Daher werden
unterschiedliche Kautschukmischungen für unterschiedliche Abschnitte
des Reifens verwendet, um die individuellen Anforderungen zu erfüllen.
Da Reifen immer höher entwickelt werden und der Produktionssausstoß
in den letzten Jahren immer größer wurde, werden die Eigenschaften der
Kautschukmischungen schließlich weiter verbessert.
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Um den individuellen Kautschukmischungen zu erlauben, ihre
individuellen Eigenschaften in ausreichender Form auszuüben, ist es
wünschenswert, die individuellen Kautschukmischungen bei optimaler
Vulkanisiertemperatur zu vulkanisieren.
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Da jedoch bei der herkömmlichen Vulkanisiervorrichtung die Außenseite
und Innenseite des Reifens auf eine konstante Temperatur gesteuert
werden, ist es schwierig, die Leistung der Kautschukmischung in
ausreichender Form auszunutzen, und die Leistung des Reifens wird nicht
optimiert.
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Besonders bei der Wärmevulkanisation im Zuge der Dampf-Vulkanisation
unter Verwendung von Sattdampf als das Wärmedruckmedium, oder bei
einem Gasvulkanisierverfahren unter Verwendung eines
Wärmedruckmediums, das ein Gemisch aus Dampf und Inertgas wie etwa Stickstoffgas
ist, neigt der bei der Vulkanisation kondensierte Dampf dazu, sich an der
unteren Seite (s2) als Kondensat (d) anzusammeln, oder Inertgas niedriger
Temperatur und Dampf hoher Temperatur neigen dazu, sich in die oberen
und unteren Regionen des Heizbalges (b) aufzutrennen. Als ein Ergebnis
tritt eine ungleichmäßige Temperatur zwischen der oberen Seite (s1) und
unteren Seite (s2) der inneren Oberfläche des Reifens (t) auf, was eine
Verschlechterung der Leistung des Reifens begünstigt.
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In der japanischen Patentveröffentlichung JP-A-6-18699 wurde
vorgeschlagen, die Temperatur der äußeren Form in Abhängigkeit von jedem
der bestimmten Abschnitte des Reifens (Laufstreifenabschnitt und
Seitenwandabschnitt) so zu verändern, um die Kautschukmischung bei
optimaler Vulkanisiertemperatur zu vulkanisieren. Jedoch werden die
verschiedenen Abschnitte des Reifens an der Innenseite durch den Heizbalg über
das bei dem Dampf-Vulkanisierverfahren oder bei dem
Gas-Vulkanisierverfahren übliche Wärmemedium gleichmäßig aufgeheizt, und nach wie
vor wird eine ungleichmäßige Temperatur zwischen den oberen und
unteren Seiten (s1) und (s2) erzeugt, weshalb es schwierig ist, die
Vulkanisation in ausreichendem Maße zu optimieren.
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In der US 2 451 992, die das Vulkanisieren eines Reifens unter
Verwendung hochfrequenter elektrischer Energie zum Aufheizen des Reifens
betrifft, wird vorgeschlagen, in dem inneren Formbalg, der flexibel und
dehnbar ist, leitfähige Drähte oder ein Gitter, das dehnbar ist, als
metallische Leiter für elektrische Energie vorzusehen.
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In der EP 183 450 wird das Vulkanisieren eines Reifens unter
Verwendung von elektromagnetisch induziertem elektrischem Strom offenbart.
Dies kann unterschiedliche Wärmezufuhrmengen in unterschiedliche Teile
des Reifens vorsehen, verwendet aber einen Kautschuk-
Vulkanisierschlauch im Inneren des Reifens.
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Daher ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein
Vulkanisierverfahren und eine Vulkanisiervorrichtung zu schaffen, die in der Lage sind,
verschiedene Abschnitte des Reifens unter optimalen
Temperaturbedingungen zu vulkanisieren, ohne eine ungleichmäßige Temperatur zwischen
oberen und unteren Abschnitten zu erzeugen, und so in der Lage sind, die
Leistung des Reifens zu verbessern.
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Demgemäß schafft ein erstes Merkmal der vorliegenden Erfindung ein
Vulkanisierverfahren zum Vulkanisieren eines Reifens wie in Anspruch 1
dargelegt.
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Die äußere Formungsoberfläche der äußeren Form kann ebenso in eine
Vielzahl von Abschnitten der äußeren Formungsoberfläche in
Übereinstimmung mit Abschnitten des Reifens entlang des Umrisses des
Meridionalquerschnittes des Reifens unterteilt sein, und die Temperaturen der
Abschnitte der äußeren Formungsoberfläche werden variiert, um jeden
der Abschnitte des Reifens zu vulkanisieren.
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Ein zweites Merkmal der Erfindung schafft eine Vulkanisiervorrichtung
für einen Reifen wie in Anspruch 3 dargelegt.
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Die äußere Formungsoberfläche der äußeren Form kann ebenso in eine
Vielzahl von Abschnitten der äußeren Formungsoberfläche in
Übereinstimmung mit Abschnitten des Reifens entlang eines Umrisses eines
Meridionalquerschnittes des Reifens unterteilt sein, und die äußere Form
ist mit Heizgeräten versehen, die in der Lage sind, die Abschnitte der
äußeren Formungsoberfläche bei unterschiedlichen Temperaturen
aufzuheizen.
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Eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird nur beispielhaft
zusammen mit den beiliegenden Zeichnungen beschrieben, in denen:
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Fig. 1 eine Schnittansicht einer Vulkanisiervorrichtung einer
Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist;
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Fig. 2 eine Schnittansicht ist, die den Zustand während des
Vulkanisierens und Formens des Reifens zeigt;
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Fig. 3 eine Schnittansicht zur Erklärung des
Bereitschaftszustandes der Vulkanisiervorrichtung zeigt, in welchem eine obere
Trägerplatte sich hebt;
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Fig. 4 eine Schnittansicht zur Erklärung der Bewegungen der
Seitenformen und Segmente ist, wenn die obere
Trägerplatte gesenkt wird; und
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Fig. 5 eine schematische Ansicht zur Erklärung eines
herkömmlichen Reifenvulkanisierverfahrens und einer herkömmlichen
Reifenvulkanisiervorrichtung ist.
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In Fig. 1 werden verschiedene Abschnitte des Reifens (in Fig. 2
dargestellt), welche Seitenwände Ts und ein Laufstreifen Tt sind, bei der
jeweiligen Temperatur in Übereinstimmung mit ihren Kautschukmischungen
vulkanisiert.
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In den Zeichnungen umfasst die Vulkanisiervorrichtung 1 eine äußere
Form 2 mit einer äußeren Formungsoberfläche So für die Formung der
äußeren Oberfläche des Reifens T, und eine innere Form 3 mit einer
inneren Formungsoberfläche Si für die Formung der inneren Oberfläche. Der
Reifen T wird in einem Hohlraum zur Reifenformung H, der von der
äußeren Formungsoberfläche So und der inneren Formungsoberfläche Si
umgeben wird, vulkanisiert und geformt. In dem Hohlraum wird der
Reifen unter Druck gehalten, und Wärme wird in die Mischung
abgegeben, um sie zu vulkanisieren.
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Die äußere Form 2 umfasst einen äußeren Formkörper 6, der die äußere
Formungsoberfläche So bildet, sowie beheizte, plattenartige, obere und
untere Trägerplatten 7U und 7L mit Heizgeräten. Die untere Trägerplatte
7L ist an einem Tisch (nicht dargestellt) befestigt, und die obere
Trägerplatte 7U ist vertikal beweglich an einer Presse (nicht dargestellt) montiert.
So können die Trägerplatten verwendet werden, um die Form zu
schließen, sie geschlossen zu halten und Wärme zuzuführen.
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In diesem Beispiel ist der äußere Formkörper 6 von einer Art, welche in
ihrer Umfangsrichtung in eine Vielzahl von Abschnitten unterteilt ist, und
umfasst obere und untere Seitenformen 1013 und 1 OL zur Formung der
äußeren Oberfläche der Seitenwände Ts, und eine Vielzahl von Segmenten
11, die in der Umfangsrichtung für die Formung einer äußeren Oberfläche
des Laufstreifens Tt unterteilt sind. Wenn die Form durch die
Trägerplatten geschlossen wird, stößt jede der unterteilten Oberflächen der oberen
und unteren Seitenformen 10U, 10L und der Segmente 11 gegen einander
an, wobei eine durchgehende äußere Formungsoberfläche So gebildet
wird.
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Wie in Fig. 2 dargestellt, ist der äußere Formkörper 6 so unterteilt, dass
die äußere Formungsoberfläche So Abschnitte So1, So1 der äußeren
Formungsoberfläche umfasst, um die Seitenformen 10U, 10L
entsprechend den Seitenwänden Ts des Reifens, und einen Abschnitt So2 der
äußeren Formungsoberfläche, der die Segmente 11 entsprechend dem
Laufstreifen Tt umfasst, zu bilden. Daher ist die äußere
Formungsoberfläche So entlang des Umrisses des Meridionalquerschnittes des Reifens in
eine Vielzahl von Abschnitten der äußeren Formungsoberfläche in
Übereinstimmung mit unterschiedlichen Abschnitten des Reifens unterteilt.
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Die Segmente 11 werden verschiebbar von einem linear geneigten Lager
13A eines Ringes 13 gehalten, der an der oberen Trägerplatte 7U befestigt
ist. Die obere Seitenform 1013 ist an einer unteren Oberfläche einer
scheibenartigen Halteplatte 12 montiert, die so zwischen oberen Enden der
Segmente 11 platziert ist, dass sie auf den oberen Enden aufliegt, und die
untere Seitenform 10L ist durch eine Halteplatte 14 an der unteren
Trägerplatte 7L befestigt.
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Daher wird, wenn die obere Trägerplatte 7U durch die Presse aufwärts
bewegt wird, wie in den Fig. 3 und 4 dargestellt, die Segmentanordnung
im Durchmesser vergrößert, um sich von dem Reifen T zu trennen, indem
die Segmente 11 sich in eine radial nach außen weisende Richtung
bewegen, und dann werden sie zusammen mit der oberen Seitenform 10U, die
an den oberen Enden der Segmente 11 platziert ist, aufwärts bewegt.
Wenn die Segmente 11 und die obere Seitenform 1013 auf diese Weise
aufwärts bewegt werden, kann der Reifen T entfernt und ein neuer, nicht
vulkanisierter Karkassenrohling eingesetzt werden. In dem geschlossenen
Zustand des Hohlraumes zur Reifenformung H in der sinkenden
Bewegung stößt der äußere Formkörper 6 durch die Halteplatten 12, 14 und
das Stellorgan 13 eng gegen die Trägerplatten 7U, 7L.
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Die Trägerplatten 7U, 7L und der Ring 13 sind mit Heizgeräten 4U, 4L,
4M, umfassend elektrische Heizgeräte oder Dampfmäntel, versehen.
Daher werden die Abschnitte der äußeren Formungsoberfläche So1, So1 von
den Heizgeräten 4U, 4L aufgeheizt, und die äußere Formungsoberfläche
So2 wird von dem Heizgerät 4M aufgeheizt.
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Die innere Form 3 ist ein ringförmiger, starrer Metallkörper, der mit
inneren Formstücken 16U, 16L entsprechend den Seitenwänden Ts, und
einem zentralen inneren Formstück 17 entsprechend dem Laufstreifen Tt
versehen und integral mit den inneren Formstücken 16U, 16L verbunden
ist. Die innere Formungsoberfläche Si wird von einer äußeren Oberfläche
der inneren Form 3 gebildet. Daher ist die innere Formungsoberfläche Si
der inneren Form 3 entlang des Umrisses des Meridionalquerschnittes des
Reifens ebenso in eine Vielzahl von Abschnitten der inneren
Formungsoberfläche in Übereinstimmung mit Abschnitten des Reifens unterteilt, d.
h. in Abschnitte Si1, Si1 der inneren Formungsoberfläche, welche die
inneren Formstücke 16U, 16L entsprechend den Seitenwänden Ts
umfassen, und einen Abschnitt Si2 der inneren Formungsoberfläche, der das
zentrale innere Formstück 17 umfasst.
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In diesem Beispiel sind die inneren Formstücke T6U, 16L, 17 mit
elektrischen Heizgeräten 5U, 5L, 5M versehen, und die Abschnitte Si1, Si1 und
Si2 der inneren Formungsoberfläche werden individuell aufgeheizt.
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Die innere Form 3 ist vertikal verschiebbar auf einer Trägerwelle 20
gelagert, die sich konzentrisch mit der Reifenachse erstreckt. Wie in Fig. 3
dargestellt, kann die Trägerwelle 20 aufwärts in eine obere
Bereitschaftsposition der Trägerplatte 7U bewegt werden. Der Reifenrohling T wird um
den äußeren Umfang der inneren Form 3 herum platziert, und die innere
Form 3 wird in die normale Vulkanisier- und Formungsposition
abgesenkt. Wenn die Trägerplatte 7U abgesenkt wird, wird in der äußeren
Form 2, wie in Fig. 4 dargestellt, einmal ein Zustand hergestellt, in dem
der Reifen T zwischen den Seitenformen 10U, 10L gehalten wird, und
dann werden die Segmente 11 zwischen den Halteplatten 12, 14 gleitend
radial einwärts bewegt.
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An der Position der Trägerplatte 7U bei geschlossener Presse stoßen, wie
in Fig. 2 dargestellt, die unterteilten Oberflächen der Seitenformen 10U,
10L und die Segmente 11 an einander an. Der Reifen T in dem geschlossenen
Hohlraum zur Reifenformung H wird festgeklemmt und gepresst,
wobei er durch die Wärme und den Druck, die vorgesehen werden,
vulkanisiert und geformt werden kann.
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Hier sind die Vulkanisiervorrichtung 1 und das Vulkanisierverfahren der
vorliegenden Anwendung dadurch gekennzeichnet, dass die Temperaturen
der Abschnitte Si1, Si2 der inneren Formungsoberflächen der inneren
Form 3 durch Steuerung der Heizgeräte 5U, 5L und 5M unter einander
variiert werden, und so verschiedene Abschnitte des Reifens, d. h. die
Seitenwände Ts und der Laufstreifen Tt, bei unterschiedlichen
Vulkanisiertemperaturen vulkanisiert werden.
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Daher wird in der vorliegenden Anwendung die Vulkanisiertemperatur, bei
welcher die Eigenschaften jeder Kautschukmischung für jeden der
Abschnitte des Reifens effektiv ausgewählt werden können, sowie die
Temperatur für jeden der Abschnitte durch die Abschnitte Si1, Si2 der inneren
Formungsoberfläche gesteuert. Da die vorliegende Anwendung es möglich
macht, die Temperatur an der Innenseite des Reifens, die nach der
herkömmlichen Technik bisher ungleichmäßige Temperaturen zwischen
oberen und unteren Abschnitten aufwies, zu steuern, ist es möglich, jede
der Kautschukmischungen bei besser geeigneter Temperatur zu
vulkanisieren, im Vergleich zu den Verarbeitungssystemen, bei welchen die
Temperatur von außerhalb des Reifens gesteuert wird.
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Noch bevorzugter werden auch die Temperaturen der Abschnitte So1, So2
der äußeren Formungsoberfläche unter einander durch Steuerung der
Heizgeräte 4U, 4L und 4M variiert, und der Reifen wird sowohl von
innerhalb als auch von außerhalb bei Temperaturen aufgeheizt, die für jede der
Kautschukmischungen geeignet sind.
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Gemäß der vorliegenden Anwendung ist es möglich, nicht nur die
Vulkanisation in Übereinstimmung mit den unterschiedlichen
Kautschukmischungen zu optimieren, sondern auch übermäßige oder ungenügende
Vulkanisation auf Grund unterschiedlicher Dicke der
Kautschukbestandteile zu verhindern.
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Im Besonderen wird die Vulkanisationszeit eines Reifens in bisherigen
Systemen normalerweise so eingestellt, dass der Laufstreifen Tt, welcher
die größte Reifendicke aufweist, nicht ungenügend vulkanisiert wird, dass
aber die Seitenwände Ts, die weitestgehend zur Leistung des Reifens
beitragen, insbesondere im Hinblick auf den Rollwiderstand, die geringste
Stärke aufweisen, so übermäßig vulkanisiert werden, und die
Eigenschaften der beiden nicht vollständig erreicht werden können. Indem die
vorliegende Erfindung die Temperaturen der Abschnitte Si1, So1 der inneren
und äußeren Formungsoberfläche entsprechend den Seitenwänden Ts
reduziert, so dass diese kühler als die Temperaturen der Abschnitte Si2,
So2 der inneren und äußeren Formungsoberfläche entsprechend dem
Laufstreifen Tt sind, ist es möglich, eine übermäßige Vulkanisation zu
vermeiden, und die erforderliche Reifenleistung maximal auszuüben.
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Es ist möglich, für die Heizgeräte 4 und 5 verschiedene Heizgeräte wie
etwa ein elektrisches Heizgerät und den Dampfmantel wie oben
beschrieben einzusetzen, und verschiedene Verfahren zur Temperatursteuerung
können in Übereinstimmung mit der Art der Heizgeräte verwendet werden.
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Es wird bevorzugt, dass Wärmedämmstoffe zwischen den inneren
Formstücken 16U, 16L und 17 zur Einhaltung der Temperaturdifferenz
zwischen den Abschnitten Si1 und Si2 der inneren Formungsoberfläche
angeordnet werden.
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Obwohl der Laufstreifen Tt und die Seitenwände Ts in diesem Beispiel als
Abschnitte des Reifens angegeben sind, kann auch ein Wulst hinzugefügt
werden, und der Reifen kann in geeigneter Weise in Übereinstimmung mit
den Arten der verwendeten Kautschukmischungen oder der Dicke des
Kautschuks unterteilt werden.
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Zur Bestätigung der Erfindung wurde ein Reifen (Größe 205/60R15) mit
Anbringung einer Seitenwandkomponente, die im Hinblick auf
Kraftstoffeffizienz (Rollwiderstand) überlegen ist, unter Verwendung der in Fig. 1
dargestellten Vulkanisiervorrichtung vulkanisiert. Die Heizgeräte 4U, 4L,
4M der äußeren Form 2 und die Heizgeräte 5U, 5L, 5M der inneren Form
3 wurden bei unterschiedlichen Temperaturen, basierend auf den in
Tabelle 1 dargestellten Spezifikationen, gesteuert und die
Kraftstoffeffizienz des fertigen Reifen wurde gemessen. Die Temperatur des Reifens an
seiner Seite, die während der Vulkanisation mit jedem der Abschnitte der
Formungsoberfläche (ein Oberflächenabschnitt entsprechend einem
Abschnitt der Formungsoberfläche in einem Vergleichsbeispiel) in Kontakt
war, wurde gemessen, und die Ergebnisse sind in Tabelle 1 dargestellt.
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Als ein zweites Vergleichsbeispiel wurde ferner ein Reifen nach dem
herkömmlichen, in Fig. 5 dargestellten Dampf-Vulkanisierverfahren
vulkanisiert und geformt, in welchem Dampf mit 14 kgf/ cm² in den Heizbalg
gefüllt wurde. Die Kraftstoffeffizienz des fertigen Reifens wurde gemessen
und mit dem ersten Test verglichen. In dem Vergleichsbeispiel wurde die
Temperatur auf dieselbe Weise wie die der vorliegenden Ausführungsform
durch die Heizgeräte 4U, 4L und 4M von außerhalb des Reifens gesteuert.
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Jeder der Reifen wurde auf eine normale Felge montiert, der
Rollwiderstand wurde bei normalem Innendruck bei 80 km/h und einer Belastung
von 400 kgf unter Verwendung einer Rollwiderstands-Prüfmaschine gemessen,
und die Kraftstoffeffizienz wurde als ein Index angegeben, wobei
der Vergleichsreifen auf 100 gesetzt wurde. Die Kraftstoffeffizienz ist
besser, wenn der Index kleiner ist.
Tabelle 1
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* Dampftemperatur bei dem Dampf-Vulkanisierverfahren in dem Fall des
Vergleichsbeispieles
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Wie in Tabelle 1 dargestellt, wurde bestätigt, dass in der vorliegenden
Ausführungsform eine übermäßige Vulkanisation verhindert und die
Kraftstoffeffizienz verbessert wurde, da die Vulkanisiertemperatur an den
Seitenwänden Ts unterdrückt wurde.
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Wie oben beschrieben, ist es gemäß der vorliegenden Erfindung möglich,
jeden der Abschnitte des Reifens unter optimalen Temperaturbedingungen
zu vulkanisieren, ohne eine ungleichmäßige Temperatur zwischen oberen
und unteren Abschnitten zu erzeugen, und ist es möglich, die Leistung
des Reifens zu verbessern, da die Aufheiztemperaturen von innerhalb des
Reifens in Übereinstimmung mit Abschnitten des Reifens unter
Verwendung einer inneren Form, die eine innere Oberfläche des Reifens bildet,
variiert werden.