DE69916001T2

DE69916001T2 - Luftreifen für PKW und Verfahren zu dessen Herstellung

Info

Publication number: DE69916001T2
Application number: DE69916001T
Authority: DE
Inventors: Eiichi Hiratsuka-shi Iida; Naoya Hiratsuka-shi Amino; Motohide Hiratsuka-shi Takasugi
Original assignee: Yokohama Rubber Co Ltd
Current assignee: Yokohama Rubber Co Ltd
Priority date: 1998-12-28
Filing date: 1999-12-27
Publication date: 2005-02-24
Anticipated expiration: 2019-12-28
Also published as: JP3573636B2; EP1016555B1; US6412532B1; EP1016555A3; EP1016555A2; JP2000198319A; DE69916001D1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Luftreifen für ein Automobil, bei dem ein Laufflächenbereich als zweilagige Struktur aus einer äußeren Laufflächenlage und einer unteren Laufflächenlage vorgesehen ist, sowie ein Verfahren zu dessen Herstellung, und insbesondere einen Luftreifen für ein Automobil, mit dem gleichzeitig eine Reduktion des Rollwiderstands und eine Förderung der Fahrstabilität erreicht werden können, und ein entsprechendes Herstellungsverfahren.
Herkömmlicherweise ist ein Laufflächenbereich bei einem Luftreifen für ein Automobil als zweilagige Struktur aus einer äußeren Laufflächenlage, die auf einer Außenseite in einer Reifendurchmesserrichtung vorgesehen ist, und einer unteren Laufflächenlage ausgebildet, die auf einer inneren Seite in Reifendurchmesserrichtung vorgesehen ist. Als untere Laufflächenlage wird zum Fördern der Fahrstabilität eine Gummilage mit einer großen Härte verwendet, und mit dem Ziel der Reduktion des Rollwiderstands wird eine Gummilage mit einer geringen Wärmeerzeugungsleistung verwendet. Die untere Laufflächenlage ist versehen mit einer Funktion des Schützens von Gürtellagen gegen Ölmigration mittels der äußeren Laufflächenlage (Ölbarrieren-Funktion), ein Mischanteil eines Weichmachers ist vergleichsweise gering, und demzufolge ist es, wenn eine Gummilage mit einer hohen Härte verwendet wird, unvermeidbar, dass die untere Laufflächenlage notwendigerweise mit einer großen Wärmeerzeugungsleistung versehen ist.
Im japanischen Patent JP-A-05-246212 wird daher vorgeschlagen, dass eine Gummilage mit einer großen Härte von JIS-A 70 bis 80 bei einem mittleren Bereich einer unteren Laufflächenlage mit einer Breite von 30 bis 50% der Bodenkontaktbreite angeordnet ist, und eine Gummilage mit einer vergleichsweise geringen Härte von JIS-A 50 bis 60 bei einem Schulterbereich vorgesehen ist, um so den Rollwiderstand zu senken und gleichzeitig die Fahrstabilität zu fördern. Es tritt jedoch ein Problem auf, dass gemäß diesem Verfahren die Härte der Gummilagen, die den mittleren Bereich und den Schulterbereich bilden, auf schmale Bereiche beschränkt sind, und daher ist die Reifenfunktion, die gewählt werden kann, eingeschränkt.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Es ist ein Ziel der Erfindung, einen Luftreifen für ein Automobil zu schaffen, in welchem ein Laufflächenbereich gebildet wird durch eine zweilagige Struktur aus einer äußeren und einer unteren Laufflächenlage, wobei eine Reduktion des Rollwiderstands erzielt werden kann und gleichzeitig eine Fahrstabilität gefördert werden kann und Bedingungen für die Ausgestaltung erleichtert sind.
Um dieses Ziel zu erreichen, wird gemäß einem Aspekt der Erfindung ein Luftreifen für ein Automobil geschaffen, bei welchem zwei Gürtellagen, nämlich eine erste Gürtellage auf einer Seite einer Karkassenlage und eine zweite Gürtellage an einer Außenumfangsseite von dieser, an einer Außenumfangsseite der Karkassenlage in einem Laufflächenbereich angeordnet sind und der Laufflächenbereich eine zweilagige Struktur aus einer äußeren und einer unteren Laufflächenlage aufweist, wobei die untere Laufflächenlage folgendes aufweist: einen mittleren Bezirk, der durch einen Bereich von 30 bis 70% einer Breite der ersten Gürtellage, zentrierend an einem Reifenäquator, und einen Bereich von 0,5 bis 2,0 mm in einer radialen Richtung des Reifens von der zweiten Gürtellage aus definiert ist; und einen Schulterbezirk, der durch einen Bezirk definiert ist, der sich von beiden Endbereichen der ersten Gürtellage kontinuierlich von dem mittleren Bezirk zu einer äußeren Seite um maximal 30 mm auf einer Seite erstreckt, und einen Bereich von 1,0 bis 5,0 mm als Dicke, wobei dieser mittlere Bezirk und dieser Schulterbezirk Elemente mit unterschiedlicher Gummizusammensetzung aufweisen, wobei der mittlere Bezirk mit einer Gummilage vorgesehen ist, die ein Mischsystem hat, in welchem die JIS-A-Härte in einen Bereich von 65 bis 80 fällt und der Mischanteil eines Weichmachers relativ zu 100 Gummigewichtsteilen geringer ist als der Mischanteil dieses Weichmachers der äußeren Laufflächenlage, und zwar um zumindest 10 Gewichtsanteile, wobei der Schulterbezirk mit einer Gummilage vorgesehen ist, die ein Mischsystem hat, in welchem die JIS-A-Härte in einen Bereich von 50 bis 70 fällt und der Mischanteil des Weichmachers relativ zu den 100 Gummigewichtsteilen geringer ist als der Mischanteil der äußeren Laufflächenlage, und zwar um zumindest 10 Gewichtsprozent, und ein Verhältnis (tanδ₁/tanδ₂) des Verlusttangens (tanδ₂) der Gummilage des Schulterbezirks zu dem Verlusttangen (tanδ₁) der Gummilage des mittleren Bezirks höchstens 2/3 beträgt.
Auf diese Art und Weise kann durch geeignetes Anordnen der Gummilagen mit hoher Härte im mittleren Bereich und mit geringer Wärmeerzeugung im Schulterbereich als die unteren Laufflächenlagen eine Reduktion des Rollwiderstands und eine Förderung der Fahrstabilität gleichzeitig erzielt werden. Außerdem können verwendbare Gummizusammensetzungen aus einem breiteren Bereich ausgewählt werden als im herkömmlichen Fall, und demzufolge kann eine gewünschte Reifenfunktion ausgewählt werden.
Gemäß der Erfindung wird der Verlusttangens (tanδ) gemessen durch Verwenden eines Spektrometers zum Messen der dynamischen Viskoelastizität unter Temperaturbedingungen von 60°C, einer Anfangsbeanspruchung von 10%, einer dynamischen Beanspruchung von ±2% und einer Frequenz von 20 Hz.
Um den oben beschriebenen Laufflächenaufbau zu realisieren, ist es denkbar, integral Laufflächengummi zu extrudieren, indem eine Anzahl von verschiedenen Gummizusammensetzungen verteilt sind in Querschnittsrichtung des Reifens, durch Verwenden eines Extruders. Um das Laufflächengummi insgesamt zu extrudieren, ist es jedoch notwendig, Schrauben für die verschiedenen Gummizusammensetzungen anzubringen und zusätzliche Extrudierdüsen zum Annähern der Laufflächenstruktur an eine Gestalt, wie sie bei dem Extruder beabsichtigt ist, abgesehen von Laufflächendüsen, es ist extrem schwierig, eine gewünschte Querschnittsstruktur zu schaffen, während diese gesteuert werden, die zusätzlichen Extrudierdüsen für jedes Produkt müssen ähnlich wie die Laufflächendüsen vorbereitet werden, und demzufolge ergibt sich ein Anstieg der Kosten für die entsprechenden Einrichtungen.
Außerdem ist das Laufflächengummi mit dem extrudierten Produkt, das wie oben beschrieben hergestellt wird, mit dem Nachteil behaftet, dass seine Bodenfläche wahrscheinlich nicht flach ist aufgrund eines Unterschieds der Schrumpfverhältnisse beim Abkühlen der jeweiligen Gummizusammensetzungen, und ein Luftraum entsteht wahrscheinlich beim Ausbilden eines Reifenrohlings. Es ist denkbar als Gegenmaßnahme, das Laufflächengummi sofort zu einem Formzyklus eines Rohreifens zu führen, ohne den Abkühlschritt vorzusehen, und zwar durch Verlangsamen der Extrudiergeschwindigkeit, so dass sie synchronisiert ist mit dem Ausformzyklus des Reifenrohlings. Dies ist jedoch nicht zu bevorzugen im Hinblick auf die Qualität und Effizienz unter Berücksichtigung einer Verzögerung des Zyklus, wenn ein mechanischer Fehler verursacht wird, oder eines Betrags der Herstellung fehlerhafter extrudierter Produkte vor und nach einer Veränderung der Einstellungen.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird daher ein Verfahren zur Herstellung eines Luftreifens für ein Automobil geschaffen, wobei Gürtellagen auf einen Außenumfang einer Formtrommel gewickelt werden, dadurch gekennzeichnet, dass ein Streifenelement mit einem Element aus unvulkanisierten Gummizusammensetzung mit einer Breite von 5 bis 30 mm und einer Dicke von 0,5 bis 3,0 mm auf eine äußere Umfangsseite der Gürtellagen in Umfangsrichtung des Reifens gewickelt wird, während. bei jeder Umdrehung zumindest ein Bereich davon überlappt wird; wobei die Zusammensetzung des unvulkanisierten Gummis, das das Streifenelement ausmacht, über den Meridianabschnitt des Reifens hinüber variiert, um dadurch einen Laufflächenbereich mit einer Struktur mit Mehrfachzusammensetzung zu bilden.
Auf diese Art und Weise wird beim Ausbilden des Laufflächenbereichs mit der Mehrfachzusammensetzung das Streifenelement in Reifenumfangsrichtung gewickelt, während zumindest ein Bereich dieses Streifenelements bei jeder Umwicklung überlappt wird, und die Art der unvulkanisierten Gummizusammensetzung, die das Streifenelement bildet, ist unterschiedlich gemäß der Position des Reifenmeridianabschnitts, um dadurch den Luftreifen für ein Automobil effizient herzustellen, der den Laufflächenbereich mit der Mehrfachzusammensetzung hat, die exzellent ist hinsichtlich der homogenen Leistungsfähigkeit.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine Meridianschnittansicht, die einen Luftreifen für ein Automobil zeigt, welcher eine Ausführungsform der Erfindung bildet; und
2 ist eine Schnittansicht, die Schritte des Ausformens eines laminierten Gürtel-/Laufflächenelements gemäß einem Verfahren zur Herstellung des Luftreifens für ein Automobil zeigt, der die Ausführungsform der Erfindung bildet.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
1 zeigt beispielhaft einen Luftreifen für ein Automobil, der eine Ausführungsform der Erfindung darstellt. In der Zeichnung ist eine Karkassenlage 2, die eine Vielzahl von Anzahlen von Karkassenkorden aufweist, zwischen einem Paar von Wulstbereichen 1, d. h. einem linken und einem rechten Wulstbereich 1, angebracht, und beide Endbereiche in der Karkassenlage 2 in Richtung der Breite des Reifens sind von einer Innenseite hin zu einer Außenseite des Reifens um jeweilige Wulstkerne 3 herumgewickelt.
Auf einer äußeren Umfangsseite der Karkassenlage 2 bei einem Laufflächenbereich 4 sind zwei Gürtellagen 5a und 5b vorgesehen, die jeweils eine Vielzahl von Verstärkungskorden, wie beispielsweise Stahlkorden, aufweisen. Die Gürtellagen 5a und 5b sind so angeordnet, dass die Verstärkungskorden hin zu einer Reifenumfangsrichtung geneigt sind, und die Verstärkungskorden schneiden einander zwischen den Lagen. Außerdem ist die Breite der Gürtellage 5a breiter als die Breite der Gürtellage 5b. Außerdem können Verstärkungslagen aus organischen Fasern, in welchen ein Kordenwinkel relativ zur Reifenumfangsrichtung im Wesentlichen 0 Grad wird, vorgesehen sein, um zumindest beide Endbereiche der Gürtellagen 5a und 5b zu bedecken, wenn dies notwendig ist. Obwohl organische Faserkorden, die eine solche Verstärkungslage aus organischen Fasern bilden, nicht besonders eingeschränkt sind, ist es bevorzugt, Nylonkorden zu verwenden, die eine thermische Schrumpffähigkeit haben.
Der Laufflächenbereich 4 wird gebildet durch eine zweilagige Struktur aus einer äußeren Laufflächenlage 4a, die auf einer Außenseite in Reifendurchmesserrichtung vorgesehen ist, und einer unteren Laufflächenlage 4b, die auf einer inneren Seite der Reifendurchmesserrichtung vorgesehen ist. Eine Flügelspitze 6, die ein Element aus einer Gummizusammensetzung aufweist, ist auf beide Endbereiche in Richtung der Breite des Laufflächenbereichs 4 in Gestalt eines Bands aufgebracht. Das Element aus der Gummizusammensetzung der äußeren Laufflächenlage 4a ist nicht besonders beschränkt. Die äußere Laufflächenlage 4a wird gebildet durch eine Gummilage mit einem Mischungssystem, in welchem die JIS-A-Härte in einen Bereich von 45 bis 75 fällt, und ein Betrag der Mischung eines Weichmachers fällt in einen Bereich von 10 bis 60 Gewichtsanteilen relativ zu 100 Gummigewichtsanteilen.
Dabei wird die untere Laufflächenlage 4b gebildet durch Elemente aus Gummizusammensetzungen, die sich voneinander in einem mittleren Bereich und einem Schulterbereich unterscheiden. Der mittlere Bereich ist beschrieben durch einen Bereich einer Breite B in Übereinstimmung mit 30 bis 70% einer Breite A der ersten Gürtellage 5a sowie durch einen Bereich von 0,5 bis 2,0 mm einer Dicke T₁ in einer radialen Richtung des Reifens von der zweiten Gürtellage 5b. Der Schulterbereich erstreckt sich von beiden Endbereichen der ersten Gürtellage 5a aus kontinuierlich vom mittleren Bereich hin zu einer Außenseite in Richtung der Breite des Reifens und ist beschrieben durch einen Bereich des maximalen Hervorstehens C von den beiden Endbereichen, der gleich oder kleiner ist als 30 mm auf einer Seite, und durch einen Bereich einer Dicke T₂ von 1,0 bis 5,0 mm.
Der mittlere Bereich der unteren Laufflächenlage 4b ist angeordnet mit einer Gummilage 4b₁ mit einem Mischsystem, in welchem die JIS-A-Härte in einen Bereich von 65 bis 80 fällt, besser 70 bis 80, und ein Mischanteil eines Weichmachers relativ zu 100 Gummigewichtsanteilen ist kleiner als der der äußeren Laufflächenlage 4a um zumindest 10 Gewichtsanteile. Der Schulterbereich der unteren Laufflächenlage 4b ist angeordnet mit einer Gummilage 4b₂ mit einem Mischsystem, in welchem die JIS-A-Härte in einen Bereich von 50 bis 70 fällt, und ein Mischanteil eines Weichmachers relativ zu 100 Gummigewichtsanteilen ist kleiner als der der äußeren Laufflächenlage 4a um zumindest 10 Gewichtsprozent. Außerdem ist das viskoelastische Verhältnis (tanδ₂/tanδ₁) des Verlusttangens (tanδ₂) der Gummilage 4b₂ des Schulterbereichs zu dem Verlusttangens (tanδ₁) der Gummilage 4b₁ des mittleren Bereichs höchstens gleich 2/3.
Die oben beschriebenen Elemente aus den Gummizusammensetzungen können eingestellt werden durch angemessenes Mischen von Karbonschwarz und Arbeitsöl mit Gummianteilen aus natürlichem Gummi, Styren-Butadien-Copolymer-Gummi (SBR) oder Butandien-Gummi (BR). Außerdem können diese Elemente aus Gummizusammensetzungen geeignet gemischt werden mit Additiven aus Stearinsäure, einem Vulkanisierförderer, einem Mittel zum Verhindern der Alterung oder Schwefel.
Wie oben beschrieben, kann durch Anordnen der Gummilage 4b₁ mit einer hohen Härte im mittleren Bereich der unteren Laufflächenlage 4b die Steifigkeit des Laufflächenbereichs erhöht werden und die Fahrstabilität gefördert werden. Durch Anordnen der Gummilage 4b₁ mit geringer Wärmeerzeugung mit einem geringen Verlusttangens (tanδ₂) im Schulterbereich der unteren Laufflächenlage 4b kann andererseits der Rollwiderstand reduziert werden.
Gemäß der Erfindung fällt die JIS-A-Härte der Gummilage 4b₁ im mittleren Bereich der unteren Laufflächenlage 4b in einen Bereich von 65 bis 80. Wenn die JIS-A-Härte der Gummilage 4b₁ übermäßig gering ist, wird der Effekt des Förderns der Fahrstabilität unzureichend. Außerdem ist der Mischanteil eines Weichmachers relativ zu 100 Gummigewichtsanteilen der Gummilage 4b₁ kleiner als der der äußeren Laufflächenlage 4a, und zwar um zumindest 10 Gewichtsprozent. Wenn der Mischanteil eines Weichmachers der Gummilage 4b₁ übermäßig groß ist, wird die Ölbarrierenfunktion der unteren Laufflächenlage unzureichend.
Dabei fällt die JIS-A-Härte der Gummilage 4b₂ im Schulterbereich der unteren Laufflächenlage 4b in einen Bereich von 50 bis 70. Wenn die JIS-A-Härte der Gummilage 4b₂ übermäßig hoch ist, wird der Effekt der Reduzierung des Rollwiderstands unzureichend. Außerdem ist der Mischanteil eines Weichmachers relativ zu 100 Gummigewichtsanteilen der Gummilage 4b₂ kleiner als der der äußeren Laufflächenlage 4a um zumindest 10 Gewichtsprozent. Wenn der Mischanteil eines Weichmachers der Gummilage 4b₂ übermäßig groß ist, wird die Ölbarrierenfunktion der unteren Laufflächenlage unzureichend. Außerdem ist ein Verhältnis (tanδ₂/tanδ₁) des Verlusttangens (tanδ₂) der Gummilage 4b₂ des Schulterbereichs verglichen mit einem Verlusttangens (tanδ₁) der Gummilage 4b₁ des mittleren Bereichs höchstens gleich 2/3. Wenn dieses viskoelastische Verhältnis 2/3 überschreitet, wird der Effekt der Reduzierung des Rollwiderstands unzureichend. Außerdem kann eine Untergrenze des viskoelastischen Verhältnisses gleich 1/3 sein.
Gemäß der Erfindung wird außerdem ein Effekt erzielt, in welchem verwendbare Elemente aus Gummizusammensetzungen ausgewählt werden können aus einem Bereich, der breiter ist als ein herkömmlicher Bereich, in dem Dimensionen des mittleren Bereichs und des Schulterbereichs der unteren Laufflächenlage 4b geeignet gewählt werden. Daher kann die gewünschte Reifenfunktion gewählt werden durch Verwenden von Gummizusammensetzungen gemäß diesem Ziel.
Die Breite B des mittleren Bereichs fällt in einen Bereich von 30 bis 70% der Breite A der ersten Gürtellage 5a, besser zwischen 40 und 60%. Wenn die Breite übermäßig groß ist, wird der Effekt der Reduzierung des Rollwiderstands unzureichend, und wenn die Breite B übermäßig gering ist, ist der Effekt des Förderns der Fahrstabilität unzureichend. Außerdem ist die Dicke T₁ des mittleren Bereichs in einem Bereich von 0,5 bis 2,0 mm. Wenn die Dicke T₁ übermäßig dünn ist, wird die Ölbarrierenfunktion unzureichend, und wenn die Dicke T₁ übermäßig groß ist, wird ein Anstieg des Gewichts hervorgerufen.
Die Schulterbereiche erstrecken sich von beiden Endbereichen der ersten Gürtellage 5a kontinuierlich von dem mittleren Bereich hin zur Außenseite in Richtung der Breite des Reifens, und der Betrag des maximalen Hervorstehens C von den beiden Endbereichen fällt in einen Bereich von 30 mm oder weniger auf einer Seite. Es ist nicht notwendig, die Ölbarriere vorzusehen, indem dieser Betrag C des maximalen Hervorstehens 30 mm überschreitet. Außerdem fällt die Dicke T₂ des Schulterbereichs in einen Bereich von 1,0 bis 5,0 mm. Wenn die Dicke T₂ übermäßig dünn ist, wird der Effekt der Reduzierung des Rollwiderstands unzureichend, und wenn die Dicke T₂ zu dick ist, ergibt sich ein Gewichtsanstieg. Außerdem wird bevorzugt, dass die Dicke T₂ des Schulterbereichs dicker ist als die Dicke T₁ des mittleren Bereichs. Dadurch kann der Effekt des Förderns der Fahrstabilität kompatibel mit dem Effekt des Reduzierens des Rollwiderstands gemacht werden, und zwar auf einem hohen Level.
2 zeigt beispielhaft ein Verfahren zur Herstellung eines Luftreifens für ein Automobil gemäß der Ausführungsform der Erfindung. Wie in 2 dargestellt, umwickeln die Gürtellagen 5a und 5b den Außenumfang einer elastischen Formtrommel D so, dass Verstärkungskorden einander zwischen den Lagen schneiden. Wenn Verstärkungslagen 7 aus organischen Fasern mit einem Kordenwinkel relativ zur Reifenumfangsrichtung von im Wesentlichen gleich 0 Grad verwendet werden, werden diese Verstärkungslagen 7 aus organischen Fasern auf Außenumfänge der Gürtellagen 5a und 5b heraufgewickelt.
Durch Wickeln eines Streifenelements S mit einer unvulkanisierten Gummizusammensetzung und einer Breite von 5 bis 30 mm sowie einer Dicke von 0,5 bis 3,0 mm in Reifenumfangsrichtung, während zumindest ein Bereich davon bei jeder Umwicklung überlappt wird, und durch Vorsehen von unterschiedlichen Gummizusammensetzungen, die dieses Streifenelement S bilden, gemäß einer Position eines Reifenmeridianabschnitts, wird dann ein laminiertes Gürtel-/Laufflächenelement gebildet, dessen Laufflächenbereich 4 eine Mehrfachzusammensetzung hat, in welcher die Gummilage 4b₁ des mittleren Bereichs und die Gummilage 4b₂ des Schulterbereichs der unteren Laufflächenlage 4b und der äußeren Laufflächenlage 4a durch die Gummizusammensetzungen gebildet werden, die sich voneinander unterscheiden, wie in 1 dargestellt.
Wie oben beschrieben, können beim Ausbilden des Laufflächenbereichs 4 mit der Mehrfachzusammensetzung durch beliebiges Steuern des Betrags der Überlappung des Streifenelements S die jeweiligen Lagen in gewünschten Querschnittsgestalten geformt werden. Indem die Gummizusammensetzungen, die das Streifenelement S bilden, über den Reifenmeridianabschnitt hinweg variieren, kann außerdem der Laufflächenbereich aus einer Vielzahl von beliebigen Lagen gebildet werden. Das Streifenelement S kann zuvor durch Extrudieren oder Walzen ausgebildet und dann gelagert werden oder direkt von einem Extruder oder einer Spritzgießmaschine gleichzeitig mit dem Umwickeln zugeführt werden.
Das laminierte Gürtellaufflächenelement, das auf diese Art und Weise vorgesehen wird, haftet an einer äußeren Umfangsseite eines primären Reifengrünlings an, um dadurch einen sekundären Reifengrünling zu bilden, und dieser sekundäre Reifengrünling wird in einer Form vulkanisiert, um so die Herstellung des Reifens zu beenden.
Gemäß dem oben beschriebenen Verfahren zur Herstellung eines Reifens werden beim Ausbilden des Laufflächenbereichs 4 mit der Mehrfachzusammensetzung die jeweiligen Gummilagen durch das Streifenelement S gebildet, das in der Reifenumfangsrichtung gewickelt wird, und daher ist es nicht notwendig, komplizierte zusätzliche Extrudierdüsen für jedes Produkt vorzusehen. Außerdem wird der Laufflächenbereich mit der Mehrfachzusammensetzung aus dem Streifenelement S auf der Trommel D ausgebildet. Demzufolge kann eine Situation vermieden werden, in welcher eine Wölbung oder ein Verziehen an Bodenflächen von Laufflächengummi ausgebildet wird aufgrund eines Unterschieds der Schrumpfgeschwindigkeiten von Gummizusammensetzungen beim Abkühlvorgang wie in dem Fall, in welchem das Laufflächengummi mit der Mehrfachzusammensetzung integral extrudiert wird, und beim Ausbilden eines Reifengrünlings können Lufteinschlüsse kaum entstehen. Daher kann der Luftreifen für ein Automobil mit dem Laufflächenbereich 4 in der Mehrfachzusammensetzung effizient hergestellt werden, der exzellent ist in der homogenen Leistungsfähigkeit.
Gemäß der Erfindung werden Abmessungen des Streifenelements S bestimmt als eine Breite von 5 bis 30 mm und eine Dicke von 0,5 bis 3,0 mm. Wenn diese Abmessungen übermäßig gering sind, ist es schwierig, effizient den Reifen herzustellen, und wenn diese Dimensionen zu groß sind, ist es schwierig, diesen Laufflächenbereich mit der Mehrfachzusammensetzung akkurat auszubilden.
Beispiel
Bei Luftreifen mit einer Reifengröße von 195/65R15 und mit Laufflächenbereichen mit einer Mehrfachzusammensetzung gemäß 1 werden untere Laufflächenlagen von Laufflächenbereichen gebildet durch Verwenden von Streifenelementen mit drei verschiedenen Arten von Gummizusammensetzungen X, Y und Z, gezeigt durch Tabelle 1, und ein erfindungsgemäßer Reifen, ein Vergleichsreifen und herkömmliche Reifen 1 und 2 werden hergestellt, bei welchen das Verhältnis B/A der Breite A der ersten Gürtellage zur Breite B des mittleren Bereichs, die Dicke T₁ des mittleren Bereichs, der Betrag C des maximalen Hervorstehens von dem Gürtelende in dem Schulterbereich sowie die Dicke T₂ des Schulterbereichs variiert wurden. Außerdem wird die äußere Laufflächenlage aus einer Gummizusammensetzung W der Tabelle 1 ausgebildet.
Tabelle 1
Mit Bezug auf diese Testreifen werden die Fahrstabilität und der Rollwiderstand bewertet durch das folgende Verfahren, und das Ergebnis ist in Tabelle 2 dargestellt.
Fahrstabilität: Eine konstante Belastung wird auf einen Reifen aufgebracht, der angeordnet ist auf einem drehbaren flachen Riemen mit einem Schlupfwinkel von 1 Grad, die Reaktionskraft von dort auf den Reifen wird als numerischer Wert ausgedrückt, und die Seitenführungsleistung (cornering power, CP) wird gemessen. Ein Ergebnis dieser Bewertung wird angezeigt durch einen Indexwert, wobei ein Messwert des herkömmlichen Reifens 1 gleich 100 ist. Je größer der Indexwert, desto besser ist die Fahrstabilität.
Rollwiderstand: Eine konstante Beanspruchung wird auf einen Reifen aufgebracht, der an einer sich drehenden Trommel vorgesehen ist, und ein Rollwiderstand bei einer Fahrgeschwindigkeit von 40 bis 150 km/h wird gemessen. Als Ergebnis dieser Bewertung wird ein Kehrwert des Messwerts verwendet, und das Ergebnis der Bewertung wird angezeigt durch einen Indexwert mit einem Kehrwert eines Messwerts des herkömmlichen Reifens 1 gleich 100. Der Indexwert zeigt, dass, je größer der Indexwert, desto kleiner der Rollwiderstand.
Tabelle 2
Wie in Tabelle 2 dargestellt, kann gemäß dem erfindungsgemäßen Reifen, während der Rollwiderstand gleich ist wie bei dem herkömmlichen Reifen 1, bei welchem die untere Laufflächenlage hauptsächlich durch Gummi mit geringer Wärmeerzeugung gebildet ist, die Fahrstabilität gefördert werden auf einen Level wie beim herkömmlichen Reifen 2, bei welchem die untere Laufflächenlage hauptsächlich durch Gummi mit hoher Härte gebildet wird. Obwohl der Vergleichsreifen eine Gummizusammensetzung verwendet, die gleich ist wie bei dem erfindungsgemäßen Reifen bei der unteren Laufflächenlage, sind der Effekt der Reduzierung des Rollwiderstands und der Effekt der Förderung der Fahrstabilität unzureichend, da ein damit angeordneter Bereich nicht geeignet ist.

Claims

Luftreifen für ein Automobil, bei welchem zwei Gürtellagen (5a, 5b), nämlich eine erste Gürtellage (5a) auf einer Seite einer Karkassenlage (2) und eine zweite Gürtellage (5b) an einer Außenumfangsseite von dieser, an einer Außenumfangsseite der Karkassenlage (2) in einem Laufflächenbereich (4) angeordnet sind und der Laufflächenbereich (4) eine zweilagige Struktur aus einer äußeren (4a) und einer unteren Laufflächenlage (4b) aufweist, wobei die untere Laufflächenlage (4b) folgendes aufweist: einen mittleren Bezirk, der durch einen Bereich von 30 bis 70% einer Breite (A) der ersten Gürtellage (5a), zentrierend an einem Reifenäquator, und einen Bereich von 0,5 bis 2,0 mm in einer radialen Richtung des Reifens von der zweiten Gürtellage (5b) aus definiert ist; und einen Schulterbezirk, der durch einen Bezirk definiert ist, der sich von beiden Endbereichen der ersten Gürtellage (5a) kontinuierlich von dem mittleren Bezirk zu einer äußeren Seite um maximal 30 mm auf einer Seite erstreckt, und einen Bereich von 1,0 bis 5,0 mm als Dicke, wobei dieser mittlere Bezirk und dieser Schulterbezirk Elemente mit unterschiedlicher Gummizusammensetzung aufweisen, wobei der mittlere Bezirk mit einer Gummilage (4b₁ ) vorgesehen ist, die ein Mischsystem hat, in welchem die JIS-A-Härte in einen Bereich von 65 bis 80 fällt und der Mischanteil eines Weichmachers relativ zu 100 Gummigewichtsteilen geringer ist als der Mischanteil dieses Weichmachers der äußeren Laufflächenlage, und zwar um zumindest 10 Gewichtsanteile, wobei der Schulterbezirk mit einer Gummilage (4b₂ ) vorgesehen ist, die ein Mischsystem hat, in welchem die JIS-A-Härte in einen Bereich von 50 bis 70 fällt und der Mischanteil des Weichmachers relativ zu den 100 Gummigewichtsteilen geringer ist als der Mischanteil der äußeren Laufflächenlage (4a), und zwar um zumindest 10 Gewichtsprozent, und ein Verhältnis (tanδ₁/tanδ₂) des Verlusttangens (tanδ₂) der Gummilage (4b₂ ) des Schulterbezirks zu dem Verlusttangen (tanδ₁) der Gummilage (4b₁ ) des mittleren Bezirks höchstens 2/3 beträgt.
Luftreifen für ein Automobil nach Anspruch 1, wobei die äußere Laufflächenlage (4a) mit einer Gummilage vorgesehen ist, die ein Mischsystem hat, in welchem die JIS-A-Härte in einen Bereich von 45 bis 75 fällt und der Mischanteil des Weichmachers relativ zu den 100 Gummigewichtsteilen 10 bis 60 Gewichtsanteile beträgt.
Verfahren zur Herstellung eines Luftreifens für ein Automobil, wobei Gürtellagen (5a, 5b) auf einen Außenumfang einer Formtrommel (D) gewickelt werden, dadurch gekennzeichnet, dass ein Streifenelement (S) mit einem Element aus unvulkanisierten Gummizusammensetzung mit einer Breite von 5 bis 30 mm und einer Dicke von 0,5 bis 3,0 mm auf eine äußere Umfangsseite der Gürtellagen in Umfangsrichtung des Reifens gewickelt wird, während bei jeder Umdrehung zumindest ein Bereich davon überlappt wird; wobei die Zusammensetzung des unvulkanisierten Gummis, das das Streifenelement (S) ausmacht, über den Meridianabschnitt des Reifens hinüber variiert, um dadurch einen Laufflächenbereich (4) mit einer Struktur mit Mehrfachzusammensetzung zu bilden.
Verfahren zur Herstellung eines Luftreifens für ein Automobil nach Anspruch 3, weiter mit den folgenden Schritten: Vorsehen von zwei Gürtellagen (5a, 5b), nämlich einer ersten Gürtellage (5a) auf einer Seite einer Karkassenlage (2) und einer zweiten Lage (5b) auf einer äußeren Umfangsseite von dieser, auf einer Außenseite der Karkassenlage (2) in dem Laufflächenbereich (4), und Ausbilden des Laufflächenbereichs (4) in einer zweilagigen Struktur aus einer äußeren (4a) und einer unteren Laufflächenlage (4b); und Ausbilden der unteren Laufflächenlage (4b) gemäß Anspruch 1, wobei die Zusammensetzung des unvulkanisierten Gummis, das das Streifenelement (S) bildet, über die äußere Laufflächenlage (4a) und die untere Laufflächenlage (4b) hinüber variiert, um dadurch den Laufflächenbereich (4) mit der Struktur mit Mehrfachzusammensetzung zu bilden.
Verfahren zur Herstellung eines Luftreifens für ein Automobil nach Anspruch 4, wobei die äußere Laufflächenlage (4a) gemäß Anspruch 2 vorgesehen ist.
Verfahren zur Herstellung eines Luftreifens für ein Automobil nach Anspruch 3, wobei das Streifenelement (S) mit dem Element aus der unvulkanisierten Gummizusammensetzung von einem Extruder zur Verfügung gestellt wird.
Verfahren zur Herstellung eines Luftreifens für ein Automobil nach Anspruch 3, wobei das Streifenelement (S), das das Element aus der unvulkanisierten Zusammensetzung aufweist, von einer Spritzgießvorrichtung zur Verfügung gestellt wird.
Verfahren zur Herstellung eines Luftreifens für ein Automobil nach Anspruch 3, wobei außerdem Verstärkungslagen (7) aus organischen Fasern, welche Lagen (7) einen Kordenwinkel relativ zur Reifenumfangsrichtung von im Wesentlichen gleich 0 Grad haben, auf Außenumfänge der Gürtellagen (5a, 5b) gewickelt werden und das Streifenelement (S) auf die Verstärkungslagen (7) aus organischen Fasern gewickelt wird.