PatentDe  


Dokumentenidentifikation DE69924074T2 13.04.2006
EP-Veröffentlichungsnummer 0001006007
Titel Spikeloser Luftreifen
Anmelder Sumitomo Rubber Industries Ltd., Kobe, Hyogo, JP
Erfinder Uchida, Mamoru, Akashi-shi, Hyogo-ken, JP;
Tahara, Narihiro, Akahsi-shi, Hyogo-ken, JP;
Hino, Hidehiko, Amagasaki-shi, Hyogo-ken, JP;
Miyazaki, Shinichi, Kobe-shi, Hyogo-ken, JP
Vertreter Manitz, Finsterwald & Partner GbR, 80336 München
DE-Aktenzeichen 69924074
Vertragsstaaten DE, FR, GB
Sprache des Dokument EN
EP-Anmeldetag 01.12.1999
EP-Aktenzeichen 993096692
EP-Offenlegungsdatum 07.06.2000
EP date of grant 09.03.2005
Veröffentlichungstag im Patentblatt 13.04.2006
IPC-Hauptklasse B60C 11/12(2006.01)A, F, I, 20051017, B, H, EP
IPC-Nebenklasse B60C 11/18(2006.01)A, L, I, 20051017, B, H, EP   B29C 70/44(2006.01)A, L, I, 20051017, B, H, EP   B60C 11/00(2006.01)A, L, I, 20051017, B, H, EP   B29C 70/54(2006.01)A, L, I, 20051017, B, H, EP   

Beschreibung[de]

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Luftreifen, insbesondere auf einen spikelosen Reifen mit einer verbesserten Nassgriffigkeit und auf ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Reifens.

In den letzten Jahren werden verbreitet spikelose Reifen oder Winterreifen ohne Nägel oder Spikes verwendet.

In dem japanischen Patent Nr. 2637887 ist eine Kautschukmischung offen gelegt, die organische Fasern umfasst und als Laufflächenkautschuk für spikelose Reifen geeignet ist, wobei, um die Fasern während des Extrudierens der Rohmischung nicht in einer bestimmten Richtung auszurichten, die organischen Fasern einen Durchmesser von 0,1 bis 0,3 mm und eine Länge von 0,5 bis 3 mm aufweisen und das Verhältnis des Durchmessers zu der Länge in dem Bereich von 0,06 bis 0,6 festgelegt ist. Außerdem ist die Menge der Fasern in dem Bereich von 5 bis 20 Gewichtsteilen in Bezug auf 100 Gewichtsteile an Material-Kautschukmischung festgelegt. Daher sind die Fasern in dem Laufflächenabschnitt des fertiggestellten Reifens nicht in einer bestimmten Richtung ausgerichtet, und der Laufflächenkautschuk des Reifens zeigt keine laufrichtungsgebundenen Eigenschaften.

Des Weiteren offenbart das Dokument DE 41 28 613 A1 einen Reifen gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1.

Um die Nassgriffigkeit des oben erwähnten spikelosen Reifens insbesondere auf einer eisbedeckten Straße zu verbessern, haben die Erfinder der vorliegenden Erfindung eine Untersuchung durchgeführt und festgestellt, dass die Straßengriffigkeit ein Maximum wird, wenn alle Fasern in der radialen Richtung des Reifens ausgerichtet sind.

Es ist daher ein Ziel der vorliegenden Erfindung, einen spikelosen Reifen bereitzustellen, bei dem der Laufflächenkautschuk im Bodenkontaktbereich Kurzfasern enthält, die in der radialen Richtung des Reifens ausgerichtet sind.

Gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst ein spikeloser Reifen einen Laufflächenabschnitt, der aus einem vulkanisierten Laufflächenkautschuk hergestellt ist, der aus 100 Gewichtsteilen einer Kautschukkomponente und 2 bis 30 Gewichtsteilen Kurzfasern gemischt ist und der Laufflächenabschnitt in einem Bodenkontaktbereich mit Einschnitten versehen ist, wobei die Einschnitte durch Pressen dünner Platten auf den Laufflächenkautschuk während des Vulkanisierens des Laufflächenkautschuks gebildet sind, wobei die dünnen Platten die Kurzfasern in einer radialen Richtung des Reifens ausrichten.

Vorzugsweise weisen die Kurzfasern einen Durchmesser von nicht mehr als 30 &mgr;m und eine Länge von 0,3 bis 20 mm auf, und die Dicke der dünnen Platten oder die Breite der Einschnitte liegt im Bereich von 0,2 bis 0,5 mm. Die Abstände zwischen den Einschnitten betragen weniger als 10 mm.

Des Weiteren sind die Kurzfasern im Allgemeinen in der Umfangsrichtung des Reifens ausgerichtet, bevor die dünnen Platten hineingepresst werden, um die Lauffläche zu bilden, und die Gesamtlänge in Millimetern der axialen Komponente aller Einschnitte liegt im Bereich des 0,05- bis 0,15-fachen der Fläche in Quadratmillimetern des Bodenkontaktbereiches.

Die Erfindung stellt ferner ein Verfahren zur Herstellung eines spikelosen Reifens gemäß Anspruch 6 bereit.

Eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird nun im Detail in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen beschrieben:

1 ist eine Querschnittsdarstellung einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;

2 ist eine abgewickelte Darstellung, die ihr Laufflächenprofil zeigt;

3 ist eine schematische Darstellung zur Erklärung eines Schrittes der Herstellung eines Laufflächenkautschukstreifens;

4 ist eine Querschnittsdarstellung zur Erklärung eines Schrittes der Herstellung des Reifens; und

5 ist eine schematische Darstellung zur Erklärung, wie die Kurzfasern durch Platten ausgerichtet werden.

In den Zeichnungen umfasst ein spikeloser Reifen 1 gemäß der vorliegenden Erfindung einen Laufflächenabschnitt 2, ein Paar Seitenwandabschnitte 3, ein Paar axial beabstandete Wulstabschnitte 4 mit jeweils einem Wulstkern 5 darin, eine Karkasse 6, die sich zwischen den Wulstabschnitten erstreckt, und einen Gürtel 7, der radial außerhalb der Karkasse in dem Laufflächenabschnitt angeordnet ist.

Die Karkasse 6 umfasst zumindest eine Kordlage, die in einem Winkel von 75 bis 90 Grad in Bezug auf den Reifenäquator C angeordnet ist.

Der Gürtel 7 umfasst zumindest zwei überkreuzte Lagen aus parallelen, in einem Winkel von 10 bis 30 Grad in Bezug auf den Reifenäquator C gelegten Korden. In dieser Ausführungsform besteht der Gürtel 7 aus zwei Lagen von Hochmodul-Korden wie z. B. Stahlkorden.

Der Laufflächenabschnitt 2 ist mit Laufflächenrillen 10 versehen, um ein Laufflächenprofil wie ein die Blöcke 13, 14 umfassendes Blockprofil, Rippen-Blockprofil oder dergleichen zu bilden.

In dieser Ausführungsform umfassen die Laufflächenrillen 10 eine Vielzahl von Umfangsrillen 11, die sich durchgehend in der Umfangsrichtung des Reifens erstrecken, und eine Vielzahl von axialen Rillen 12, welche die Umfangsrillen 11 schneiden. In 2 ist der Laufflächenabschnitt 2 in Blöcke 13 und 14 in vier Umfangsreihen unterteilt, die ein Blockprofil definieren.

Jeder der Blöcke 13 und 14 ist mit einer Vielzahl von Einschnitten 9, die sich im Allgemeinen in der axialen Richtung des Reifens erstrecken, versehen.

In diesem Beispiel sind die meisten der Einschnitte 9 in der Mitte der Blöcke in der axialen Richtung des Reifens teilweise zickzack-förmig, um die Länge der Einschnitte zu erhöhen und nicht nur eine axiale Komponente, sondern auch eine Umfangskomponente bereitzustellen und die Nassgriffigkeit in sowohl den Umfangs- als auch axialen Richtungen des Reifens zu verbessern.

In 2 sind beide Enden eines jeden Einschnittes 9 zu benachbarten Rillen hin geöffnet. Es ist aber auch möglich, einen Einschnitt, von dem ein Ende geöffnet und das andere Ende geschlossen ist, oder einen Einschnitt, dessen beide Enden geschlossen sind, entweder allein oder in Kombination, zu verwenden.

Die Einschnitte 9 sind in im Wesentlichen regelmäßigen Intervallen G in der Umfangsrichtung des Reifens angeordnet.

Der Laufflächenabschnitt 2 besteht aus einem Laufflächenkautschuk 15, der 2 bis 30 Gewichtsteile, vorzugsweise nicht mehr als 20 Gewichtsteile von Kurzfasern F in Bezug auf 100 Gewichtsteile der Kautschukkomponente enthält.

Für die Kautschukkomponente können verschiedene kautschukähnliche, elastische Materialien verwendet werden. Für gewöhnlich wird zumindest eine Art von Dien-Kautschuk, die aus Naturkautschuk (NR), Isoprenkautschuk (IR), Butadien-Kautschuk (BR), Styrol-Butadien-Kautschuk (SBR) und dergleichen ausgewählt ist, verwendet.

Des Weiteren werden verschiedene Zusatzstoffe beigemischt, zum Beispiel: ein Vulkanisationsmittel wie Schwefel; ein Coagens wie Zinkoxid und Stearinsäure; ein Beschleuniger wie z. B. ein Thiazolbeschleuniger, z. B. Mercaptobenzothiazol (MBT) und Dibenzothiazyldisulfid (MBTS) und ein Sulfenamid-Beschleuniger, z. B. N-tert-ptyl-2-benzothiazylsulfenamid (TBBS) und N-Cyclohexyl-2-benzothiazylsulfenamid (CBS); ein Weichmacher wie ein naphthenisches Öl, ein Paraffinöl und ein aromatisches Öl; ein Verstärker wie Ruß und Siliziumdioxid; ein Alterungsschutzmittel; Wachs; ein Haftmittel; und dergleichen.

Der Durchmesser der Kurzfasern F beträgt nicht mehr als 30 &mgr;m, vorzugsweise nicht mehr als 20 &mgr;m, aber nicht weniger als 5 &mgr;m, vorzugsweise nicht weniger als 10 &mgr;m.

Die Länge der Kurzfasern F beträgt nicht weniger als 0,3 mm, vorzugsweise nicht weniger als 0,4 mm, vorzugsweise nicht weniger als 5 mm, aber nicht mehr als 20 mm, noch bevorzugter nicht mehr als 10 mm.

Der Reifen in dieser Erfindung kann wie üblich mit Hilfe einer Vulkanisationsform hergestellt werden, und der Laufflächenabschnitt 2 wird gebildet, indem ein Streifen 21 aus Laufflächen-Rohkautschuk 15 um die Karkasse 6 herum gewickelt wird.

Wie oben erklärt, ist der Laufflächen-Rohkautschuk 15 aus den oben erwähnten verschiedenen Materialien, die mit einem Mischer wie einem Banbury-Mischer, Walzen oder dergleichen gemischt werden, hergestellt.

Der Laufflächen-Kautschukstreifen 21 wird, wie in 3 gezeigt, durch Extrudieren oder Walzen des Laufflächen-Rohkautschuks 15 gebildet. Durch Walzen oder Extrudieren des Rohkautschuks werden die Kurzfasern darin in der Längsrichtung des Streifens ausgerichtet. In 3 werden Kalanderwalzen 20 verwendet. Somit sind die Kurzfasern, wenn der Streifen 21 um die Karkasse 6 gewickelt ist, in der Umfangsrichtung des Reifens ausgerichtet.

Als Nächstes wird der Rohreifen 22, um ihn zu vulkanisieren, in eine Heizform 23 gelegt, wie in 4 gezeigt. In diesem Beispiel ist die Heizform 23 eine Segmentheizform, die Sektoren 23T zum Formen des Laufflächenabschnittes 2 umfasst. Die Sektoren 23T sind in der Reifen-Radialrichtung zu dem Reifen hin beweglich, und die radial innere Seite davon ist mit dünnen Platten 24 versehen, um die Einschnitte zu bilden. Durch Bewegen der Sektoren 23T zu dem Reifen werden die dünnen Platten 24 in die Oberfläche des Laufflächen-Rohkautschukstreifens gepresst und in den Laufflächenkautschuk eingesetzt. Im Ergebnis werden die Einschnitte 9 gebildet, und gleichzeitig sind die Kurzfasern F ausgerichtet, wie in 5 gezeigt.

Während des Einsetzens der Platten 24 werden die Kurzfasern F1 darum herum durch die radial inneren Kanten 24E der Platten 24 erfasst und zu der radialen Innenseite gezogen, und Kurzfasern F2, die in der Nähe der Kurzfasern F1 angeordnet sind, werden ebenfalls zu der radialen Innenseite gezogen. Im Ergebnis sind die Kurzfasern in der Nähe der Einschnitte 9 im Wesentlichen in der radialen Richtung ausgerichtet.

Damit die Kurzfasern F wirksam ausgerichtet sind, ist es wichtig, dass die Länge der Kurzfasern F in dem Bereich von 0,3 bis 20 mm festgelegt ist und dass deren Durchmesser in dem Bereich von nicht mehr als 30 &mgr;m festgelegt ist. Wenn die Länge der Kurzfasern F weniger als 0,3 mm beträgt, ist es für die radial inneren Innenkanten 24E schwierig, die Kurzfasern F zu erfassen, und somit ist es schwierig, sie in der radialen Richtung auszurichten. Bei mehr als 20 mm verringern sich die Verarbeitungseigenschaften des Laufflächen-Rohkautschuks, und der Kautschukfluss während des Vulkanisierens des Reifens verschlechtert sich, und die oben erwähnte Bewegung der Fasern F2, welche die gezogenen Fasern F1 begleiten, ist behindert.

Um die Kurzfasern F1 wirksam auszurichten, ist es auch notwendig, die Dicke T der Platten 24 in dem Bereich von 0,2 bis 0,5 mm festzulegen. Wenn die Dicke T 0,5 mm übersteigt, ist es schwierig, die Kurzfasern F auszurichten. Beträgt die Dicke T weniger als 0,2 mm, ist die Festigkeit der Platten 24 verringert, und es ist schwierig, die Reifenvulkanisationsform 23 herzustellen oder zu erhalten.

Durch Verwenden solcher dünner Platten 24 wird es möglich, die innerhalb eines Bereiches von etwa 5 mm von den Platten oder Einschnitten vorhandene Kurzfasern auszurichten.

Daher sind, um beinahe alle Fasern auszurichten, die Einschnitte vorzugsweise in Intervallen G von weniger als 10 mm (5 mm × 2) angeordnet.

Des Weiteren ist bevorzugt, dass die Gesamtlänge &Sgr;Xi (mm) der axialen Komponenten Xi der jeweiligen Einschnitte 9 in dem Bereich vom 0,05- bis 0,15-fachen der Gesamtfläche SS (mm2) der Lauffläche 2S festgelegt ist.

Wenn der Durchmesser der Kurzfasern F mehr als 30 &mgr;m beträgt, ist es schwierig, die Kurzfasern F um die radial inneren Kanten 24E zu schlingen, und somit ist es schwierig, die Fasern in der radialen Richtung auszurichten. Des Weiteren wird der Laufflächenkautschuk 15 hart und die Haftung mit dem Straßenbelag verringert sich. Wenn der Durchmesser weniger als 5 &mgr;m beträgt, verlieren die Fasern eine Mindestbiegesteifigkeit, die erforderlich ist, um den Straßenbelag anzuritzen.

Wenn die Menge der Kurzfasern F weniger als 2 Gewichtsteile beträgt, wird die Straßenbelag-Anritzwirkung ungenügend. Bei mehr als 30 Gewichtsteilen verringert sich die Verschleißfestigkeit des Laufflächenkautschuks.

Wenn das Verhältnis &Sgr;Xi/SS weniger als 0,05 beträgt, wird es schwierig, eine notwendige Leistung auf Eis zu erhalten. Bei mehr als 0,15 verringert sich die Laufflächensteifigkeit übermäßig, und die Festigkeit gegen ungleichmäßigen Verschleiß und die Manövrierfähigkeit auf trockenen Straßen verringern sich.

Für die Kurzfasern F können Glasfasern, Aluminium-Whisker, organische Fasern, z. B. Polyester, Nylon, Vinylon, aromatisches Polyamid und dergleichen, verwendet werden. Aber für die Dispersion während des Mischens, das Verhindern von Erweichen oder Versteifen und für die Straßenbelag-Anritzwirkung werden vorzugsweise anorganische Materialien mit einem spezifischen Gewicht im Bereich von nicht weniger als 2,0 wie z. B. Glasfasern und Aluminium-Whisker verwendet. Im Hinblick auf die Ausrichtung ist besonders zu bevorzugen, dass das Verhältnis Länge/Durchmesser der Kurzfasern F nicht weniger als 30 beträgt.

Vergleichstests:

Testreifen der Größe 185/65R14 (Felgengröße: 14 × 5,5 JJ) mit der/dem in den 1 und 2 gezeigten Reifenstruktur und Laufflächenprofil wurden gemäß den in Tabelle 1 angegebenen Spezifikationen hergestellt und hinsichtlich Leistung auf Eis, Verschleißfestigkeit, Festigkeit gegen ungleichmäßigen Verschleiß und Manövrierfähigkeit getestet.

Leistungstest auf Eis:

In dem Test wurde ein Testfahrzeug, ein an allen vier Rädern mit den Testreifen (Innendruck: 200 kPa) versehener FF-Personenwagen mit 2000 cm3, auf einer eisbedeckten Straße bei einer Geschwindigkeit von 30 km/h gefahren, und es wurde eine scharfe Bremsung durchgeführt, um den Bremsweg und die durchschnittliche Bremsverzögerung zu erhalten. Die Ergebnisse sind durch einen Index angegeben, der darauf basiert, dass er beim Referenzreifen 1 gleich 100 ist. Je höher der Index, umso besser die Leistung.

Test auf Festigkeit gegen ungleichmäßigen Verschleiß:

Nachdem das Testfahrzeug 5000 km auf einer trockenen Asphaltstraße auf einer Reifenteststrecke gefahren worden war, wurde die Differenz in dem Ausmaß des Verschleißes um die Einschnitte herum bewertet. Die Ergebnisse sind durch einen Index angegeben, der darauf basiert, dass er beim Referenzreifen 1 gleich 100 ist. Je höher der Index, umso besser die Festigkeit gegen ungleichmäßigen Verschleiß.

Manövrierfähigkeitstest:

Der Personenwagen wurde auf einer trockenen, asphaltierten, Achterförmigen Strecke (25 Meter Radius) gefahren und die Rundenzeit wurde gemessen. Die Ergebnisse sind durch einen Index angegeben, der darauf basiert, dass er beim Referenzreifen 1 gleich 100 ist. Je höher der Index, umso besser die Manövrierfähigkeit.

Verschleißfestigkeitstest:

Mit einer Verschleißtestvorrichtung vom Lambourn-Typ wurde die Verschleißfestigkeit unter den folgenden Bedingungen gemessen:

Belastung: 2 kg, Durchdrehrate: 30%, Zeit: zwei Minuten

Das Ausmaß an Verschleiß ist durch einen Index angegeben, der darauf basiert, dass er beim Beispielreifen 1 gleich 100 ist. Je höher der Index, umso besser die Verschleißfestigkeit.

Tabelle 1
Tabelle 2 Gewichtsteile

In den Referenzreifen 2 und 7 waren die Kurzfasern kaum ausgerichtet. In dem Referenzreifen 3 wurde die Steifigkeit des Laufflächenabschnittes ungenügend. In dem Referenzreifen 4 wird der Grad an Ausrichtung auf Grund des verringerten Kautschukflusses nicht gut. In dem Referenzreifen 5 war die Verschleißfestigkeit auf Grund zu vieler Kurzfasern deutlich reduziert. In dem Referenzreifen 6 war die Ausrichtung nicht gut, und der Laufflächenkautschuk wurde zu hart, um eine gute Haftung an dem Straßenbelag bereitzustellen, da die Kurzfasern zu dick waren.


Anspruch[de]
  1. Spikeloser Reifen, der einen Laufflächenabschnitt (2) umfasst, der aus einem vulkanisierten Laufflächenkautschuk hergestellt ist, wobei der Laufflächenkautschuk aus 100 Gewichtsteilen einer Kautschukkomponente und 2 bis 30 Gewichtsteilen Kurzfasern (F) gemischt ist und in einem Bodenkontaktbereich mit Einschnitten (9) versehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Einschnitte (9) durch Hineinpressen dünner Platten (24) in den Laufflächenkautschuk während des Vulkanisierens des Laufflächenkautschuks gebildet sind, wobei die dünnen Platten (24) die Kurzfasern (F) in der radialen Richtung des Reifens ausrichten.
  2. Spikeloser Reifen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kurzfasern (F) einen Durchmesser von nicht mehr als 30 &mgr;m und eine Länge von 0,3 bis 20 mm aufweisen, und dass die dünnen Platten (24) eine Dicke im Bereich von 0,2 bis 0,5 mm aufweisen.
  3. Spikeloser Reifen nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Kurzfasern (F) vor dem Hineinpressen der dünnen Platten (24) im Allgemeinen in der Umfangsrichtung des Reifens ausgerichtet sind, und die Gesamtlänge in Millimetern der axialen Komponenten aller Einschnitte (9) im Bereich des 0,05- bis 0,15-fachen der Fläche in Quadratmillimetern des Bodenkontaktbereiches liegt.
  4. Spikeloser Reifen nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Abstände zwischen den Einschnitten (9) kleiner als 10 mm sind.
  5. Spikeloser Reifen nach Anspruch 1, 2, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Laufflächenabschnitt in Blöcke (13, 14) unterteilt ist, die jeweils mit einer Vielzahl der Einschnitte (9) versehen sind, und die Einschnitte (9) Zickzack-Einschnitte umfassen, die in der Mitte der Länge einen Zickzack-Teil aufweisen.
  6. Verfahren zum Herstellen eines spikelosen Reifens, der einen Laufflächenabschnitt (2) aufweist, der Einschnitte (9) und Kurzfasern in der Laufflächenkautschukmischung umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass in den Laufflächenkautschuk dünne Platten (24) hineingepresst werden, um die Kurzfasern in der Lauffläche auszurichten, und dieser anschließend zu dem Laufflächengummi vulkanisiert wird.
Es folgen 4 Blatt Zeichnungen






IPC
A Täglicher Lebensbedarf
B Arbeitsverfahren; Transportieren
C Chemie; Hüttenwesen
D Textilien; Papier
E Bauwesen; Erdbohren; Bergbau
F Maschinenbau; Beleuchtung; Heizung; Waffen; Sprengen
G Physik
H Elektrotechnik

Anmelder
Datum

Patentrecherche

  Patente PDF

Copyright © 2008 Patent-De Alle Rechte vorbehalten. eMail: info@patent-de.com