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Gebiet der
Erfindung
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Diese
Erfindung betrifft einen Gummi-Luftreifen, der wenigstens ein elektrisch
leitendes Kord enthält,
das sich zwischen seinem elektrisch leitenden Radfelgenmontageflächen-Gummibauteil
und seinem elektrisch leitenden Laufstreifenunterteilschicht-Gummibauteil oder
einem oder mehreren dazwischenliegenden elektrisch leitenden Gummibauteilen
dazwischen erstreckt, um einen Weg des geringsten elektrischen Widerstands
zwischen der Reifen-Radfelgenmontagefläche und
der Reifen-Laufstreifenunterteilschicht
zu verschaffen. Dadurch wird ein elektrisch leitender Weg verschafft.
Das elektrisch leitende Kord weist wenigstens ein elektrisch leitendes
Metallfilament auf, das spiralförmig
um eine zentral angeordnete Seele aus wenigstens einer organischen
Faser gewickelt ist. Das elektrisch leitende Kord erstreckt sich
nicht bis zu, und ist daher unter Ausschluss von, einer Außenfläche des
Reifens. Das elektrisch leitende Kord kann auch ein elektrisch leitendes
Metallfilament, eine elektrisch leitende Kohlenstofffaser oder deren
Kombination aufweisen, die spiralförmig um eine Seele aus wenigstens
einer organischen Faser gewickelt sind.
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Hintergrund
der Erfindung
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Gummi-Luftreifen
haben herkömmlich
Seitenwandbauteile, die zwischen wenigstens einem Wulstbereich des
Reifens und dem Laufflächenbereich
des Reifens angeordnet sind. Das Laufflächenbauteil des Reifens ist
dazu entworfen, eine Profiloberfläche für den Reifen zum Zweck des
Inkontaktkommens mit dem Boden zu verschaffen. Herkömmlich ist
eine Radfelgenmontagefläche
im Wulstbereich des Reifens vorgesehen, die zum Inkontaktkommen
mit einer starren Metallfelge gestaltet ist, worauf der Reifen montiert
wird, um eine Reifen-Rad-Baugruppe
zu erzeugen.
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Der
Wulstbereich des Reifens umfasst normalerweise einen gummiverkapselten,
im Wesentlichen unausdehnbaren Wulst, der sich aus einem Bündel von
Drahtkorden zusammensetzt. Der Wulstbereich des Reifens umfasst
normalerweise auch wenigstens ein Gummibauteil mit einer Reifenmontagefläche, beispielsweise
ein Wulstschutzstreifen- und/oder
Zehen-Gummistreifenbauteil, aus einer Kautschukzusammensetzung,
die dazu gedacht ist, mit der Felge in Kontakt zu kommen, und daher
eine Montagefläche
des Reifens. Solche Montageflächen-Kautschukzusammensetzung
umfasst herkömmlich
einen beträchtlichen
Kautschukverstärkungs-Carbon
Black-Gehalt und ist dadurch relativ elektrisch leitend.
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Die
Reifenlauffläche
kann von einer Lagenkonstruktion aus Laufstreifenoberteil- und -unterteil sein,
wobei die äußere Laufstreifenoberteilschicht eine
Profiloberfläche
des Reifens aufweist, die zum Inkontaktkommen mit dem Boden gedacht
ist. Die Laufstreifenunterteilschicht liegt unter der äußeren Laufstreifenoberteilschicht
und ist dazu entworfen, einen Übergang
zwischen der äußeren Laufstreifenoberteilschicht
und den Reifenkarkassenlagen oder Reifengürtellagen zu bilden. Solche
Laufstreifenunterteilschicht ist herkömmlich aus einer Kautschukzusammensetzung,
die mit einem erheblichen Kautschukverstärkungs-Carbon Black-Gehalt
verstärkt
ist, um relativ elektrisch leitend zu sein.
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Ein
Reifen kann oft eine zwischen der Laufstreifenunterteilschicht und
den Reifenkarkassenlagen positionierte umfangsgerichtete Gürtellage
enthalten. Solche Gürtellage
ist normalerweise aus Metallkorden oder verseilten oder verdrehten
Metallfilamenten zusammengesetzt, wobei die Metallkorde von einer
Kautschukzusammensetzung (z.B. einem Gummi-Drahtüberzug) umschlossen werden,
die mit einem erheblichen Kautschukverstärkungs-Carbon Black-Gehalt verstärkt ist,
um relativ elektrisch leitend zu sein.
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Die
Reifenkarkasse selbst besteht normalerweise aus einer oder mehreren
Lagen von Korden, die durch eine Kautschukzusammensetzung umschlossen
sind, die üblicherweise
nur einen minimaleren Kautschukverstärkungs-Carbon Black-Gehalt enthält, sodass
sie dadurch im Vergleich zu besagten Wulstbereichbauteilen, der
Reifenlaufstreifenunterteilschicht und dem Gürtellagengummi relativ elektrisch
nichtleitend ist. Für
diese Erfindung kann jedoch die Kautschukzusammensetzung für eine Karkassenlage,
wenn gewünscht,
durch Einschluss eines erheblichen Carbon Black-Gehalts als elektrisch leitend
vorgesehen werden. Die Karkassenlage(n) erstrecken sich typischerweise
von Wulst zu Wulst durch einen Zenitbereich des Reifens. Der Zenitbereich
des Reifens ist derjenige Teil des Reifens, der den Teil der Reifenkarkasse
unter dem Reifenlaufflächenbereich
beinhaltet, da die Karkassenlage(n) von einem Wulstbereich zu dem
anderen Wulstbereich des Reifens verlaufen, wie einem Fachmann in
solcher Technik verständlich
wäre.
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Herkömmlich ist
die äußere sichtbare
Gummischicht der Reifenseitenwände
aus einer Kautschukzusammensetzung, die mit einem erheblichen Kautschukverstärkungs-Carbon
Black-Gehalt verstärkt
ist, sodass sie relativ elektrisch leitend ist, auf eine Weise,
dass dadurch ein geeigneter Weg geringsten elektrischen Widerstands
verschafft wird, um die Dissipation statischer Elektrizität vom Wulstbereich
des Reifens (von seinem Radfelgenmontageflächen-Gummibauteil) zum Laufflächenbereich mit
seiner Profiloberfläche
zu fördern.
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EP 1 010 553 offenbart einen
Reifen, welcher einen silikaverstärkten Laufflächengummi
und aus leitendem Gummi hergestellte Mittel zur Erdung statischer
Elektrizität
umfasst.
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Für manche
Anwendungen kann es jedoch erwünscht
sein, den Carbon Black-Gehalt der äußeren Seitenwandschicht des
Reifens zu verringern, um wiederum seine Hysterese zu verringern
und ihn daher weniger hysteretisch zu machen. Eine Reifenseitenwandgummischicht
mit niedriger Hysterese fördert
einen niedrigeren Rollwiderstand und/oder eine niedrigere Wärmeentwicklung
für den
jeweiligen Reifen, mit einem damit zusammenhängenden günstigen Anstieg der Brennstoffersparnis
für ein
zugehöriges
Fahrzeug und/oder der Lebensdauer des Reifens selbst. Typischerweise
zeigt ein Anstieg im Rückprallwert
der Kautschukzusammensetzung eine verringerte Hysterese in der Kautschukzusammensetzung
an. In der Praxis kann eine Verringerung des Carbon Black-Gehalts
der Seitenwand-Kautschukzusammensetzung durch Ersetzen eines Teils
des Carbon Blacks durch amorphe Silikaverstärkung (z.B. ein ausgefälltes Silika)
vollzogen werden.
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Solche
Verringerung des Carbon Black-Gehalts in der äußeren Seitenwandschicht kann
jedoch auch die elektrische Leitfähigkeit der Reifenseitenwandschicht
erheblich verringern, insbesondere, wenn der Carbon Black-Gehalt
unter seinen Perkolationspunkt veringert wird, was wiederum zu einer
erheblichen Verringerung oder sogar Ausschaltung des besagten Wegs
geeigneter elektrischer Leitfähigkeit zwischen
dem Wulstbereich des Reifens und dem Laufflächenbereich des Reifens führen kann.
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In
einem Aspekt ist es erwünscht,
einen Reifen zu verschaffen, der eine äußere, sichtbare Reifenseitenwandschicht
aus einer Kautschukzusammensetzung mit einem relativ niedrigen Carbon Black-Gehalt
hat, bis zu einem Ausmaß,
dass die Reifenseitenwandgummischicht relativ elektrisch nichtleitend
ist.
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Für diese
Erfindung wird ein elektrisch leitendes Kord vorgesehen, um einen
Weg geringsten elektrischen Widerstands zwischen dem Reifenwulstbereich
und Reifenlaufflächenbereich
zu verschaffen. Das Kord wird als ein spiralförmig (schraubenförmig) um
eine Seele aus einem oder mehreren organischen Filamenten herumgewickeltes
Metallfilament vorgesehen. Die Bedeutung der Verwendung eines spiralförmig gewickelten
Metallfilaments liegt in der Möglichkeit,
dass das relativ unausdehnbare Metallfilament während des Betriebs des Reifens,
aufgrund seiner schraubenförmig
aufgewickelten Konfiguration dynamisch ausgedehnt und gebogen werden
kann, und dass dadurch seine Ermüdung
verringert wird. Die organische Faser wird verwendet, um ein stützendes
Seelensubstrat für
das schraubenförmig
aufgewickelte Metallfilament zu verschaffen. Das elektrisch leitende
Kord kann auch ein elektrisch leitendes Metallfilament, eine elektrisch
leitende Kohlenstofffaser oder deren Kombination aufweisen, die spiralförmig um
eine Seele aus wenigstens einem organischen Filament herumgewickelt
sind.
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In
der Beschreibung dieser Erfindung bezieht sich der Begriff "ThK" auf Gewichtsteile
eines Inhaltsstoffs pro 100 Gewichtsteile Kautschuk, wenn nicht
anders angedeutet.
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Die
Begriffe "Kautschuk" bzw. "Gummi" und "Elastomer" werden austauschbar
verwendet, wenn nicht anderweitig angedeutet. Die Begriffe "vulkanisiert" und "ausgehärtet" werden austauschbar
verwendet, wenn nicht anderweitig angedeutet. Die Begriffe "Mischung" und "Kautschukzusammensetzung" können austauschbar
verwendet werden, wenn nicht anderweitig angedeutet. Der Begriff "Carbon Black" wird verwendet,
um auf Kautschukverstärkungs-Carbon
Blacks zu verweisen, wenn nicht anderweitig angedeutet. Auf beispielhafte
Kautschukverstärkungs-Carbon
Blacks kann beispielsweise in The Vanderbilt Rubber Handbook (1978)
auf den Seiten 414 bis 417 verwiesen sein.
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Offenbarung
und Praxis der Erfindung
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Die
Erfindung betrifft einen Reifen gemäß Anspruch 1.
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In
der Praxis wird anerkannt, dass der schraubenförmig gewickelte Draht des besagten elektrisch
leitenden Kords (z.B. Edelstahl- oder Kupfer- oder Messingdraht,
beispielsweise) vorzugsweise einen elektrischen Widerstand von nur
einigen Ohm hat und erheblich weniger als 100 Ohm, vorzugsweise
weniger als 10 Ohm, Widerstand, etwas davon abhängig, wie fest der Draht um
die Seele herumgewickelt ist, der Auswahl der Drahtzusammensetzung
(z.B. Edelstahl) und der Länge
des elektrisch leitenden Kords selbst.
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In
der Praxis enthalten die Kautschukzusammensetzungen besagten individuellen
Reifenbauteils bzw. Reifenbauteile, der Reifenlaufstreifenunterteil-Gummischicht, der
Reifengürtellage,
der optionsweisen relativ elektrisch leitenden Laufflächenoberteil-Gummischicht, der
optionsweisen relativ elektrisch leitenden äußeren Seitenwandschicht, und
des optionsweisen dünnen
Gummistreifens, der sich durch oder um besagte Laufstreifenoberteil-Gummischicht
erstreckt, vorzugsweise einen Kautschukverstärkungs-Carbon Black-Gehalt von wenigstens
40 ThK, etwas abhängig
von der Auswahl des Kautschukverstärkungs-Carbon Black selbst,
wie vorangehend angesprochen, und in einer ausreichenden Menge,
die über
dem Carbon Black-Perkolationspunkt liegt, um die Kautschukzusammensetzung
dadurch relativ elektrisch leitend zu machen. Der Begriff "Perkolationspunkt" ist den Fachleuten
in solcher Technik wohlbekannt.
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Es
wird hierin erwogen, dass besagte Kautschukbauteile des Wulstteils,
der Reifenlaufstreifenunterteil-Gummischicht,
des Gummis der Gürtellage, der
relativ elektrisch leitenden Laufstreifenoberteil-Gummischicht,
des sich durch oder um besagte Laufstreifenoberteil-Gummischicht erstreckenden dünnen Gummistreifens,
und gegebenenfalls der äußeren Seitenwand-Gummischicht,
relativ elektrisch leitend sind, aufgrund einer Kombination ihrer
Kautschukverstärkungs-Carbon
Black-Gehalte, kombiniert
mit der Kennzeichnung der Carbon Blacks in Begriffen ihrer DBP-
und Iodwerte.
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Es
wird hierin erwogen, dass besagte Kautschuke der Karkassenlagen,
Reifeninnenisolierungsschicht und gegebenenfalls der äußeren Seitenwandgummischicht,
relativ elektrisch nichtleitend sind (in Bezug auf die Reifenwulstgummibauteile,
die Reifenlaufstreifenunterteil-Gummischicht, den Gummi der Gürtellage,
die relativ elektrisch leitende Laufstreifenoberteil-Gummischicht und
des sich durch oder um besagte Laufstreifenoberteil-Gummischicht erstreckenden
dünnen
Gummistreifens), aufgrund einer Kombination ihrer begrenzten Kautschukverstärkungs-Carbon
Black-Gehalte, kombiniert mit der Charakterisierung der Carbon Blacks
in Begriffen ihrer DBP- und Iodwerte.
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Repräsentative
Beispiele von Kautschukverstärkungs-Carbon Blacks, wie
in The Vanderbilt Rubber Handbook, 1978, Seite 417 dargestellt,
sind beispielsweise, gemäß ihren
ASTM-Bezeichnungen:
Für
die Reifenwulstbereich-Gummibauteile, einschließlich besagter zusätzlicher
Wulstbereich-Kautschukbauteile : N660, N550, N375, N236 und N234;
für die Reifenlaufstreifenunterteil-Gummischicht
: N660, N555, N375 und N347;
für den Kautschuk der Gürtellage
: N347, N330 und N326
für
die Laufstreifenoberteil-Gummischicht : N375, N234, N220, N134,
N121, N115 und N110;
für
den dünnen
Gummistreifen, der sich gegebenenfalls um die Laufstreifenoberteil-Gummischicht
erstreckt : N375, N347 und N234;
für den Karkassenlagengummi :
N660, N550 und N326;
für
die Reifeninnenisolierungsschicht : N660; und
für die äußere Reifenseitenwandgummischicht
N550, N660, N375, N330 und N326.
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In
weiterer Übereinstimmung
mit dieser Erfindung wird solcher Reifen verschafft, der einen elektrischen
Weg geringsten elektrischen Widerstands aufweist, welcher sich von
einer Montagefläche
eines Gummibauteils im Wulstbereich des Reifens zur Profiloberfläche der
Reifenlaufstreifenoberteil-Gummischicht erstreckt.
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Insbesondere
kann sich der elektrische Weg geringsten elektrischen Widerstands
von der Montagefläche
eines elektrisch leitenden Gummibauteils im Wulstbereich des Reifens
zu dem elektrisch leitenden Kord erstrecken, gegebenenfalls durch
ein dazwischenliegendes elektrisch leitendes Gummibauteil, das an
das eine Montagefläche
enthaltende Gummibauteil anstößt, von
dort entweder zu der elektrisch leitenden Laufstreifenunterteil-Gummischicht oder
durch den elektrisch leitenden Gummi der Gürtellage zu der Laufstreifenunterteil-Gummischicht,
von dort durch die Reifenlaufstreifenoberteil-Gummischicht, oder gegenenfalls durch
den dünnen Gummistreifen,
der sich gegebenenfalls durch oder um die Laufstreifenoberteil-Gummischicht
zu wenigstens einem Teil deren Lauffläche erstreckt, zu der Profiloberfläche der
Reifenlaufstreifenoberteil-Gummischicht, und wobei das elektrisch
leitende Kord unter Ausschluss einer Außenfläche des Reifens ist.
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In
der Praxis kann bzw. können
die zusätzliche(n)
Kautschukzusammensetzung(en) des Reifenwulstbereichs, die relativ
elektrisch leitend ist (bzw. sind), in Form eines Reifen-Wulstschutzstreifens, Wulstverstärkers und/oder
Zehen-Gummistreifens vorliegen und sind solche Bauteile für einen
Reifenwulstteil des Reifens den Fachleuten in solcher Technik geläufig. Herkömmlich sind
die Reifen-Wulstschutzstreifen- und Zehen-Gummistreifen-Bauteile beide relativ
elektrisch leitend, stoßen
aneinander und haben zusammen eine Reifen-Radfelgen-Reifenmontagefläche. Wenigstens
eine der besagten zusätzlichen
Kautschukzusammensetzungen stößt an eine
andere an, sodass ein kontinuierlicher Weg relativer elektrischer
Leitfähigkeit
besteht, der sich von besagtem elektrisch leitendem Kord zur Montagefläche wenigstens
einer der besagten zusätzlichen Kautschukzusammensetzung(en)
erstreckt.
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Somit
verschafft in der Praxis wenigstens eine der besagten zusätzlichen
Kautschukzusammensetzungen des Reifenwulstteils eine Montagefläche des
Reifens, wo besagte Montagefläche
dazu eingerichtet ist, mit einer Metallfelge in Kontakt zu kommen,
um eine Reifen-Rad-Baugruppe
zu bilden. Üblicherweise
sind es der Reifenwulstverstärker
und der Zehen-Gummistreifen, falls verwendet, die eine Reifenmontagefläche zum
Montieren des Reifens auf einer starren Radfelge verschaffen.
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In
der Praxis sind die vorgenannten Kautschukverstärkungs-Carbon Blacks, die typischerweise
für Reifenseitenwand-Kautschukzusammensetzungen,
wie vorangehend beschrieben, und daher die besagte äußere Seitenwand-Gummischicht
dieser Erfindung, verwendet werden, üblicherweise von einer etwas
größeren Partikelgröße als herkömmlich für Reifenlaufstreifenoberteilschicht-Kautschukzusammensetzungen
verwendete Carbon Blacks. Solche Carbon Blacks zur Verstärkung von
Reifenseitenwand-Kautschukzusammensetzungen sind beispielsweise
diejenigen mit den ASTM-Bezeichnungen N550, N326 und N330. Kautschukzusammensetzungen,
die diese Typen von Kautschukverstärkungs-Carbon Blacks von Karkassenqualität enthalten,
erfordern typischerweise einen Gehalt von wenigstens 50 ThK des
Carbon Blacks in der jeweiligen Kautschukzusammensetzung, um ausreichend
elektrisch leitend zu sein.
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Alternativ
kann jedoch ein Gemisch von Kautschukverstärkungs-Carbon Blacks für die Seitenwandschicht
verwendet werden, wie beispielsweise wenigstens zwei von N550, N326
und N375-Carbon Blacks.
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In
der Praxis wird bevorzugt, dass wenigstens 50 Prozent des Kautschukverstärkungs-Carbon Blacks
für die
besagte äußere Seitenwandgummischicht
aus den vorgenannten Kautschukverstärkungs-Carbon Blacks mit der
ASTM-Bezeichnung N550,
N375 oder N326 besteht.
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Wie
hierin vorangehend dargelegt, kann, während die Reifenlaufstreifenunterteil-Gummischicht
aus einer Carbon Black-reichen Kautschukzusammensetzung mit einer
relativ hohen elektrischen Leitfähigkeit
besteht, die äußere Laufstreifenoberteil-Gummischicht
entweder aus einer Carbon Black-reichen Kautschukzusammensetzung
mit relativ hoher elektrischer Leitfähigkeit oder einer Carbon Black-ermangelnden
(niedriger Carbon Black-Gehalt)
Kautschukzusammensetzung sein und daher eine relativ niedrige elektrische
Leitfähigkeit
haben.
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Wenn
die Laufstreifenoberteilschicht eine relativ niedrige elektrische
Leitfähigkeit
hat, dann wird typischerweise ein Mittel für einen Weg erhöhter elektrischer
Leitfähigkeit
verschafft, um sich von der Carbon Black-reichen Laufstreifenunterteilschicht
zu der äußeren Profiloberfläche der
Laufstreifenoberteil-Gummischicht
zu erstrecken, die dazu gedacht ist, mit dem Boden in Kontakt zu
kommen. Solches Mittel kann beispielsweise der vorgenannte dünne Gummistreifen
(z.B. von etwa 0,2 bis etwa 5 mm breit) aus einer Carbon Black-reichen
Kautschukzusammensetzung sein, der sich durch oder um die Laufstreifenoberteil-Gummischicht
zu wenigstens einem Teil ihrer Profiloberfläche erstreckt.
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Dementsprechend
wird, wo die Reifenlaufstreifenoberteil-Gummischicht mit einer äußeren Profiloberfläche relativ
elektrisch nichtleitend ist, ein Mittel für einen Weg verringerten spezifischen
elektrischen Widerstands verschafft, um sich von der Carbon Blackreichen
Laufflächengürtellagenschicht
zu der äußeren Profiloberfläche der
Laufstreifenoberteilschicht zu erstrecken. Besagtes Mittel zur Verschaffung
eines Wegs verringerten spezifischen elektrischen Widerstands kann
beispielsweise durch den vorgenannten dünnen Gummistreifen aus einer
Carbon Black-reichen Kautschukzusammensetzung, die wenigstens 50
ThK Carbon Black enthält,
verschafft werden, wobei besagter dünner Gummistreifen durch die
oder um einen Teil der Laufstreifenoberteil-Gummischicht positioniert
ist, um sich von einer Profiloberfläche der Laufstreifenoberteilschicht
zu
- (A) der Carbon Black-reichen Laufstreifenunterteil-Gummischicht, oder
zu
- (B) einer zusätzlichen
Carbon Black-reichen Kautschukzusammensetzung in Kontakt mit besagter Laufstreifenunterteilschicht
zu erstrecken;
wobei die Kautschukzusammensetzung der
Laufstreifenunterteilschicht und der zusätzlichen Kautschukzusammensetzung
in Kontakt mit besagter Laufstreifenunterteilschicht wenigstens
50 ThK Carbon Black enthält.
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Daher
ist beispielsweise solches Mittel zur Verschaffung eines Wegs verringerten
spezifischen elektrischen Widerstands besagter dünner Gummistreifen aus einer
Carbon Black-reichen Kautschukzusammensetzung, die wenigstens 50
ThK Carbon Black enthält,
positioniert durch die, oder um einen Teil der, Laufstreifenoberteil-Gummischicht herum, um
sich von einer Profiloberfläche
besagter Laufstreifenoberteilschicht zu besagter Carbon Black-reicher
Laufstreifenunterteil-Gummischicht zu erstrecken, wobei die Kautschukzusammensetzungen
des individuellen Reifenwulstbauteils bzw. -bauteile, der Reifenlaufstreifenunterteil-Gummischicht,
der Reifengürtellage,
und des sich durch oder um die Laufstreifenoberteil-Gummischicht
erstreckenden dünnen
Gummistreifens einen Carbon Black-Gehalt in einer ausreichenden
Menge enthalten, die über
dem Carbon Black-Perkolationspunkt liegt, um dadurch besagte Kautschukzusammensetzungen
relativ elektrisch leitend zu machen.
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Kurze Beschreibung der
Zeichnungen
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Zeichnungen
sind hierbei als 1 bis einschließlich 4 vorgesehen,
welche die Positionierung eines elektrisch leitenden Kords illustrieren,
das aus einem spiralförmig
um eine Seele aus wenigstens einem organischen Faserfilament gewickelten Metallfilament
besteht.
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1 bildet
einen Querschnitt eines Teils eines offen kreisringförmig geformten
Luftreifens ab, wobei das elektrisch leitende Kord zwischen einer Karkassenlage
und äußeren Seitenwandgummischicht
positioniert ist, und 2 bildet eine Perspektivansicht
eines Querschnitts des Luftreifens ab, wobei 1 eine etwas
detailliertere Zeichnung des Reifenaufbaus ist.
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3 bildet
einen Querschnitt eines Teils eines offen kreisringförmig geformten
Luftreifens ab, wobei das elektrisch leitende Kord zwischen einer Karkassenlage
und einer Innenisolierungs-Gummischicht positioniert ist, und
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4 bildet
eine Perspektivansicht eines Querschnitts des Luftreifens ab, wobei 3 eine
etwas detailliertere Zeichnung des Reifenaufbaus ist.
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Die Zeichnungen
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Unter
Bezugnahme auf 1, 2, 3 und 4,
und insbesondere 1, werden Querschnitte eines
offen kreisringförmig
geformten Reifens 1 vorgelegt, mit zwei voneinander beabstandeten
Wulstbereichen 2, (einem) Gummi-Wulstschutzstreifen-/Zehen-Gummistreifen-Bauteil(en) als zusätzliche
Bauteile 3 als Teil der Wulstbereiche 2.
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Das
Gummi-Wulstschutzstreifen-/Zehen-Gummistreifenbauteil 3 verschafft
eine Montagefläche 3A zum
Montieren des Reifens auf einer starren Metall-Radfelge (nicht dargestellt),
um einen umschlossenen, Luft enthaltenden Hohlraum zu bilden.
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Die
Figuren bilden weiter ein umfangsgerichtetes Gummilaufflächenbauteil 4 ab
mit einer Laufstreifen-Oberteil-/-unterteilkonstruktion, äußere Gummiseitenwände 5,
die sich radial auswärts
von besagtem Wulstbereich bzw. Wulstbereichen 2 und zugehörigen Gummi-Wulstschutzstreifen-/Zehen-Gummistreifen-Bauteil(en) 3 zu
den und anschließend
an die Umfangsränder
der Lauffläche 4 des
Reifens 1 erstrecken, zusammen mit einer oder mehreren
kordverstärkten
Gummikarkassenlagen 11, wobei die Karkassenlagen sich von
Wulstteil zu Wulstteil durch den Zenitbereich 14 des Reifens
erstrecken und wobei die Karkassenlagen 11 die Gummi-Seitenwände 5 und
letztendlich die umfangsgerichtete Lauffläche 4 und Gürtellagen 12 stützen.
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Die
Figuren bilden eine umfangsgerichtete Gürtellage 12 ab, die
unter besagtem Laufflächenbauteil 4 liegt
und es stützt,
welche aus einer mit Stahlkorden verstärkten Kautschukzusammensetzung
zusammengesetzt ist.
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In
den Figuren ist die Reifenseitenwand 5 als aus einer äußeren sichtbaren
Gummischicht 6 zusammengesetzt dargestellt.
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In 1 und 2,
und insbesondere 1, ist ein elektrisch leitendes
Kord 7 gezeigt als an der Außenfläche der Karkassenlage 11 positioniert
und dadurch an der Innenseite der Seitenwandgummischicht 6,
nämlich
zwischen der Karkassenlage 11 und äußeren Seitenwand-Gummischicht 6,
wobei es sich von den Gummi- Wulstschutzstreifen-/Zehen-Gummistreifen-Bauteilen 3 des
Wulstbereichs bzw. der Wulstbereiche 2 bis zu der und anschließend an
den Gummiüberzug
der gummiüberzogenen Gürtellage 12,
die in Juxtaposition zu der Laufstreifenunterteilschicht 8 besagten
Laufflächenbauteils 4 und
unter Ausschluss der äußeren, freiliegenden Oberfläche der äußeren Seitenwandschicht 6 ist,
erstreckt, wo das elektrisch leitende Kord 7 über der Karkassenlage 11 liegt
und sich daher nächst
der besagten äußeren Seitenwandschicht 6 befindet.
Das Kord 7 ist dadurch eigentlich zwischen der Karkassenlage 11 und
der Gummi-Seitenwand 6 positioniert. In diesem Fall kann
der Gummi der Karkassenlage 11 relativ elektrisch nichtleitend
oder elektrisch leitend sein.
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In 3 und 4,
insbesondere 3, ist das elektrisch leitende
Kord 7 gezeigt als an einer Innenfläche der Karkassenlage 11 positioniert
und dadurch zwischen der Karkassenlage 11 und der Reifen-Innenisolierung 13,
auf eine Weise, dass es sich von den Wulstbereichen durch einen
Zenitbereich oder -teil 14 des Reifens erstreckt, um dadurch
einen Weg geringsten elektrischen Widerstands dazwischen zu verschaffen.
In diesem Fall ist beabsichtigt, dass der Gummi der Karkassenlage 11 relativ
elektrisch leitend ist, um einen Weg geringsten elektrischen Widerstands
durch die Karkassenlage 11 zu dem Gummiüberzug der Gürtellage 12 zu
verschaffen.
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Alternativ
(nicht dargestellt) kann das elektrisch leitende Kord 7 als
ein integrales Kord der Karkassenlage 11 und sich daher
vom Laufflächenbereich
und einem Wulstteil erstreckend positioniert sein, um dadurch einen
Weg geringsten elektrischen Widerstands dazwischen zu verschaffen.
In diesem Fall ist beabsichtigt, dass der Gummi der Karkassenlage 11 relativ
elektrisch leitend ist, um einen Weg geringsten elektrischen Widerstands
durch die Karkassenlage 11 zu dem Gummiüberzug auf der Gürtellage 12 zu
verschaffen.
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Das
elektrisch leitende Kord 7 ist aus einem feinen elektrisch
leitenden Edelstahldrahtfilament zusammengesetzt, das spiralförmig (schraubenförmig) um
eine Seele aus wenigstens einer Polyesterfaser gewickelt ist.
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In 2 ist
das innere elektrisch leitende Kord 7 als sich von dem
Wulstbauteil eines Wulstbereichs zu dem Wulstbauteil des anderen
Wulstbereichs 2 durch den Zenitbereich 14 des
Reifens erstreckend gezeigt.
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Für die Zeichnungen
besteht die äußere Seitenwandschicht 6 aus
einer Kautschukzusammensetzung mit einer relativ niedrigen elektrischen
Leitfähigkeit
(einem relativ hohen spezifischen elektrischen Volumenwiderstand
von wenigstens 1,0E10 Ohm-cm) und haben die Kautschukzusammensetzungen
des Wulstschutzstreifens 3, der Laufstreifenunterteilschicht 8 und
Gürtellage 12 eine
relativ hohe elektrische Leitfähigkeit.
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Dementsprechend
ist hier ersichtlich, dass das innere elektrisch leitende Kord 7 einen
Weg erhöhter
elektrischer Leitfähigkeit
(veringerten elektrischen Widerstands) zwischen besagtem Wulstschutzstreifenbauteil 3 mit
seiner Profiloberfläche 3A des
Wulstbereichs 2 des Reifens 2 und der Gürtellage 12 und
der zugehörigen
Reifenlaufstreifenunterteilschicht 8 verschafft.
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Es
ist ersichtlich, dass das innere elektrisch leitende Kord 7 sich
physisch nicht bis zu der äußeren sichtbaren
Oberfläche 9 der
Laufstreifenoberteilschicht oder Profiloberfläche, die dazu gedacht ist, mit
dem Boden in Kontakt zu kommen, der Lauffläche 10 erstreckt und
daher unter Ausschluss davon und kein Teil davon ist, oder zu Bauteil 3 des
Wulstbereichs 2 mit einer Montagefläche 3A erstreckt.
In der Praxis erstreckt sich das innere elektrisch leitende Kord 7 physisch
nicht bis zu der Laufstreifenoberteilschicht 10 und erstreckt
sich daher vorzugsweise nicht bis zu der Profiloberfläche 10 des
Reifens 1, und erstreckt sich auch nicht bis zu der Montagefläche 3A des
Reifens und kommt dadurch eigentlich nicht in Kontakt mit der (nicht
dargestellten) Radfelge, auf der der Reifen montiert werden soll.
In der Tat sind es die angedeuteten Carbon Black-reichen Kautschukzusammensetzungen
selbst, die mit dem Boden in Kontakt kommen (die Profiloberfläche der Laufstreifenoberteilschicht)
und die die Reifenmontagefläche
sind, wodurch sie den elektrischen Weg verringerten spezifischen
elektrischen Widerstands zwischen der Reifenmontagefläche und
der Reifenlauffläche
vervollständigen.
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Wenn
die Kautschukzusammensetzung der Laufstreifenoberteilschicht 10 nur
einen minimalen Gehalt an Carbon Black-Verstärkung enthält, wie beispielsweise eine
silikareiche Kautschukzusammensetzung, die in erster Linie mit ausgefälltem Silika verstärkt ist,
auf solche Weise, dass die Kautschukzusammensetzung der Reifenlaufstreifenoberteilschicht 10 eine
relativ niedrige elektrische Leitfähigkeit hat, dann kann ein
Mittel vorgesehen sein, um den Weg elektrischer Leitfähigkeit
zu der mit dem Boden in Kontakt kommenden Außenfläche 9 der Laufstreifenoberteilschicht 10 zu auszudehnen,
wie etwa beispielsweise durch Vorsehen einer dünnen Verlängerung der elektrisch leitenden
Laufstreifenunterteilschicht 8 durch die Laufstreifenoberteilschicht 10 bis zu
ihrer Außenfläche 9,
die dazu gedacht ist, mit dem Boden in Kontakt zu kommen, oder um
einen Teil der Laufstreifenoberteilschicht 10 herum, mittels
eines dünnen,
Carbon Black-reichen Gummistreifens aus einer relativ elektrisch
leitenden Kautschukzusammensetzung, der sich von einem Reifenbauteil
benachbart zu besagter Außenfläche 9 besagter
Laufstreifenoberteilschicht 10 aus einer Carbon Black-reichen
Kautschukzusammensetzung mit einer relativ hohen elektrischen Leitfähigkeit,
die ein Teil besagter Laufstreifenunterteilschicht 8 ist
oder damit in Kontakt ist, erstreckt.
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Es
wird hierin vorausgesehen, dass der vorgenannte Carbon Black-Gehalt
besagter äußerer Seitenwandschicht
verursacht, dass die äußere Seitenwandschicht
eine erheblich verringerte elektrische Leitfähigkeit relativ zu besagten
Reifenwulst-, Wulstschutzstreifen- und Laufflächenbauteilen hat. Es wird daher
hierin vorausgesehen, dass die Positionierung des besagten elektrisch
leitenden Kords zwischen der äußeren Seitenwandschicht
und Karkassenlage einen Weg erhöhter
elektrischer Leitfähigkeit
(verringerten elektrischen Widerstands) zwischen besagtem Wulstschutzstreifenbauteil
und Gürtellagenbauteil
und zugehörigem
Laufstreifenunterteilschicht-Bauteil verschafft. Es wird hierin
weiter vorausgesehen, dass so positioniertes elektrisch leitendes
Kord einen Weg erhöhter
elektrischer Leitfähigkeit
(verringerten elektrischen Widerstands) verschafft, ob die äußere Seitenwandgummischicht
relativ elektrisch leitend ist oder elektrisch nicht leitend ist.
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Wie
hierin vorangehend erläutert,
sind verschiedene partikelförmige
Kautschukverstärkungs-Carbon
Blacks, die konventionell zur Verstärkung verschiedener Reifenbauteilkautschukzusammensetzungen
verwendet werden, in The Vanderbilt Rubber Handbook (1978), Seiten
414 bis 417, angegeben.
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Ein
signifikanter Aspekt dieser Erfindung ist die Verschaffung eines
Wegs erhöhter
elektrischer Leitfähigkeit
(und Wegs geringsten elektrischen Widerstands), der sich zwischen
dem Wulstbereich bzw. Wulstbereichen und dem Laufflächenbereich des
Reifens erstreckt, mittels des positionierten elektrisch leitenden
Kords.
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Wie
hierin vorangehend erörtert,
kann solch elektrisch leitendes Kord beispielsweise an einer Außenfläche einer
Karkassenlage und dadurch zwischen der Karkassenlage und der äußeren Gummi-Seitenwand
positioniert sein.
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Wie
hierin vorangehend erörtert,
kann alternativ das elektrisch leitende Kord beispielsweise an einer
Innenfläche
einer Karkassenlage und dadurch zwischen der Karkassenlage und einer
Reifen-Gummiinnenisolierung positioniert sein, wobei die Kautschukzusammensetzung
der Karkassenlage relativ elektrisch leitend ist.
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Wie
hierin vorangehend erörtert,
kann alternativ das elektrisch leitende Kord beispielsweise als ein
in der kordverstärkten
Gummi-Karkassenlage enthaltenes Kord positioniert sein, wobei die
Kautschukzusammensetzung der Karkassenlage relativ elektrisch leitend
ist.
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Dies
wird hier als signifikant erachtet, solchen Weg erhöhter elektrischer
Leitfähigkeit,
und dadurch geringsten elektrischen Widerstands, zwischen dem Reifenwulstbauteil
und dem Reifenlaufflächenbauteil
vorzusehen, ohne dass dieser sich tatsächlich bis zu der Profiloberfläche des
Reifenlaufflächenbauteils
oder der Montagefläche
des Reifenwulstbauteils erstreckt (wobei man sich auf geeignete
Carbon Black-verstärkte,
relativ elektrisch leitende Kautschukzusammensetzungen, die in dem
Wulstbauteil und dem Reifenlaufflächenbauteil enthalten sind,
stützt,
um den Weg verringerten elektrischen Widerstands zu der Reifenprofiloberfläche und
Reifenmontagefläche
auszudehnen), um bei der Verringerung von innerhalb des Reifens
oder der Reifen-Rad-Baugruppe
aufgebauter statischer Elektrizität zu helfen.
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In
der Praxis kann die organische Faserseele des Kords aus wenigstens
einem Filament aus verschiedenen organischen Fasern bestehen, insbesondere
synthetischen Fasern, wie etwa, als Beispiel und nicht einschränkend beabsichtigt,
Aramid, Nylon, Rayon, Polyester, Polyethylen mit ultrahohem Molekulargewicht
(UHMWPE) oder Baumwolle oder einem Gemisch aus solchen Fasern.
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In
der Praxis kann das spiralförmig
(schraubenförmig)
um die Seele gewickelte elektrisch leitende Metallfilament aus verschiedenen
Metallen und Legierungen davon bestehen, wie etwa zum Beispiel Stahl
(eine Eisenlegierung und einschließlich Edelstahl), Kupfer und
Messing.
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In
der Praxis ist der Durchmesser der Seele des Kords vorzugsweise
erheblich größer als
der Durchmesser des Metallfilaments bzw. -filamente.
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Von
den Fachleuten in der Technik wird leicht verstanden, dass die Kautschukzusammensetzungen
der jeweiligen Bauteile des Reifens durch allgemein in der Kautschukmischtechnik
bekannte Verfahren gemischt würden,
wie etwa Mischen der verschiedenen schwefelvulkanisierbaren bestandteilbildenden
Kautschuke mit verschiedenen üblicherweise
verwendeten Additivmaterialien, wie beispielsweise Vulkanisationshilfsmitteln,
wie etwa Schwefel, Aktivatoren, Hemmmitteln und Beschleunigern,
Verarbeitungszusätzen,
Harzen einschließlich
klebrigmachender Harze, und Weichmachern, Füllstoffen, Pigmenten, Fettsäure, Zinkoxid,
Wachsen, Antioxidantien und Ozonschutzmitteln und Verstärkungsmaterialien,
wie beispielsweise Carbon Black. Wie den Fachleuten in der Technik
bekannt ist, werden die oben erwähnten
Additive, abhängig
von der beabsichtigten Verwendung des schwefelvulkanisierbaren und schwefelvulkanisierten
Materials (Kautschuke), ausgewählt
und üblicherweise
in konventionellen Mengen verwendet.
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Typische
Mengen klebrigmachender Harze, falls verwendet, können 0,5
bis 10 ThK umfassen. Typische Mengen Verarbeitungshilfsmittel können 1 bis 20
ThK umfassen. Solche Verarbeitungshilfsmittel sollen aromatische,
naphthenische und/oder paraffinische Verarbeitungsöle ausschließen oder
wenigstens im Wesentlichen ausschließen. Typische Mengen Antioxidantien
umfassen 1 bis 5 ThK. Repräsentative
Antioxidantien können
beispielsweise Diphenyl-p-phenylendiamin und andere sein, wie beispielsweise
die in The Vanderbilt Rubber Handbook (1978), Seiten 344 bis einschließlich 346,
offenbarten. Typische Mengen Ozonschutzmittel umfassen 1 bis 5 ThK.
Typische Mengen Fettsäuren,
falls verwendet, die Stearinsäure
umfassen können,
umfassen 0,5 bis 3 ThK. Typische Mengen Zinkoxid umfassen 2 bis
6 ThK. Typische Mengen Wachse umfassen 1 bis 5 ThK. Typische Mengen
Peptisatoren umfassen 0,1 bis 1 ThK. Typische Peptisatoren können beispielsweise
Pentachlorthiophenol und Dibenzamidodiphenyldisulfid sein.
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Die
Vulkanisation wird in Gegenwart eines Schwefelvulkanisiermittels
vollzogen. Beispiele für geeignete
Schwefelvulkanisiermittel beinhalten elementaren Schwefel (freien
Schwefel) oder schwefelabgebende Vulkanisiermittel, beispielsweise
ein Amindisulfid, polymeres Polysulfid oder Schwefelolefinaddukte.
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Beschleunigungsmittel
werden verwendet, um die zur Vulkanisation erforderliche Zeit und/oder Temperatur
zu steuern und um die Eigenschaften des Vulkanisats zu verbessern.
In einer Ausführung
kann ein Einzelbeschleunigungsmittelsystem verwendet werden, das
heißt,
ein Primärbeschleunigungsmittel. Konventionell
und bevorzugt wird ein Primärbeschleunigungsmittel
in Gesamtmengen verwendet, die sich von 0,5 bis auf 2,0 ThK belaufen.
In einer anderen Ausführung
sind dies Kombinationen von zwei oder mehr Beschleunigungsmitteln,
wobei das Primärbeschleunigungsmittel
generell in der größeren Menge
(0,5 bis 2 ThK) verwendet wird, und ein Sekundärbeschleunigungsmittel, das
generell in kleineren Mengen (von 0,05 bis 0,50 ThK) verwendet wird, um
die Eigenschaften des Vulkanisats zu aktivieren und zu verbessern.
Zusätzlich
können
Beschleunigungsmittel mit verzögerter
Wirkung verwendet werden, die von normalen Verarbeitungstemperaturen nicht
beeinträchtigt
werden, jedoch auf normalen Vulkanisationstemperaturen zufriedenstellende
Vulkanisationen bewirken.
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Vorzugsweise
ist das Primärbeschleunigungsmittel
ein Sulfenamid. Wenn ein zweites Beschleunigungsmittel verwendet
wird, so ist das sekundäre
Beschleunigungsmittel vorzugsweise eine Guanidin-, Dithiocarbamat-
oder Thiuramverbindung.
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Der
hergestellte Reifen dieser Erfindung ist mittels den Fachleuten
in solcher Technik bekannter Verfahren, gebaut, geformt, formwerkzeugbehandelt und
vulkanisiert.
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BEISPIEL I
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Reifen
der Größe P225/60R16
Eagle RS-A werden hergestellt, mit Laufflächen von Laufstreifenoberteil-/unterteil-Konstruktion
und auf gleichartige Weise wie in 1 und 2 der
Zeichnungen aufgebaut, insoweit die elektrisch relativ nichtleitenden
Kautschukzusammensetzungen der Karkassenlagen 11 und Seitenwandschicht 6 betroffen
sind, insofern die elektrisch relativ leitenden Kautschukzusammensetzungen
des Wulstschutzstreifenbauteils 3, mit seiner Montagefläche 3A,
sowie die Gürtellage 12,
Laufstreifenunterteilschicht 8 und Laufstreifenoberteilschicht 9 betroffen
sind.
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Mehrere
voneinander beabstandete elektrisch leitende Korde sind so angeordnet,
dass sie sich von Wulst zu Wulst durch den Zenitbereich der Reifen
erstrecken. Die elektrisch leitenden Korde sind aus einem Kord aus
Polyesterfasern oder -filamenten zusammengesetzt, um die ein sehr
dünnes Edelstahlfilament
spiralförmig
(schraubenförmig)
aufgewickelt wurde.
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Für einen
ersten Reifen wird ein elektrisch leitendes Kord 7 über einer
Karkassenlage 11, und dadurch zwischen der Karkassenlage 11 und
Gummi-Seitenwand 6, positioniert, und wofür das Kord 7 sich
zwischen dem Gummi-Wulstschutzstreifen-/Zehen-Gummistreifen-Bauteil 3 des
Reifenwulstbereichs und dem Gummiüberzug der drahtverstärkten Gürtellage 12 auf
eine Weise gleichartig zu 1 und 2 erstreckt
(und sie dadurch verbindet).
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Für einen
zweiten Reifen ist das elektrisch leitende Kord 7, wie
in 3 und 4 abgebildet, an der Innenfläche der
Karkassenlage 11 positioniert, dadurch zwischen der Karkassenlage 11 und
der Reifen-Innenisolierung 13,
die sich zwischen dem Gummi-Wulstschutzstreifen-/Zehen-Gummistreifen-Bauteil 3 und
dem Gummiüberzug
der drahtverstärkten Gürtellage 12 erstreckt.
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Das
elektrisch leitende Kord in jedem der Reifen ist unter Ausschluss
jeglicher äußeren, visuell beobachtbaren
Oberfläche
des Reifens und ist daher unter Ausschluss der Reifenmontagefläche 3A und Reifenprofiloberfläche 10 sowie
der visuell freiliegenden Oberfläche
der Gummi-Seitenwand 6.
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Daher
wird ein Weg geringsten elektrischen Widerstands zwischen der Reifenmontagefläche 3A und
der Reifenprofiloberfläche 10 verschafft,
der sich von der Reifenmontagefläche 10 durch
das Gummi-Wulstschutzstreifen-/Zehen-Gummistreifen-Bauteil 3,
von dort durch das elektrisch leitende Kord 7, zu dem Gummiüberzug der
drahtverstärkten
Gürtellage 12,
von dort zu der Laufstreifenunterteil-Gummischicht 8, von
dort zu der Laufstreifenoberteil-Gummischicht 9 und ihrer
Reifenprofiloberfläche 11 erstreckt.
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Die äußere Reifenseitenwandgummischicht 6,
für den
Reifen gleichartig zu 1, die sich zwischen besagtem
Gummi-Wulstschutzstreifen-/Zehen-Gummistreifen-Bauteil 3 des Wulstteils und
der Reifenlaufstreifenunterteil-Gummischicht 8 erstreckt, ist
zusammengesetzt aus einer relativ Carbon Blackermangelnden Kautschukzusammensetzung,
bestehend aus natürlichem
cis-1,4-Polyisoprenkautschuk und cis-1,4-Polybutadienkautschuk, der nur etwa
28 ThK N550 (ASTM-Bezeichnung)
Carbon Black enthielt und hierin somit als relativ elektrisch nichtleitend
betrachtet wird.
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Die
Kautschukzusammensetzung der Karkassenlage 11 aus mit synthetischem
Kord verstärktem
Kautschuk für
den ersten Reifen (gleichartig zu 1 und 2)
ist aus einer relativ Carbon Black-ermangelnden Kautschukzusammensetzung, bestehend
aus natürlichem
cis-1,4-Polyisoprenkautschuk
mit nur etwa 30 ThK von N660 (ASTM-Bezeichnung) Carbon Black, zusammengesetzt
und wird hierin somit als relativ elektrisch nichtleitend betrachtet.
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Das
elektrisch leitende Kord für
die Reifen bestand aus einer zentralen Seele aus synthetischen Polyesterfasern,
um die ein dünnes
Edelstahlfilament spiralförmig
(schraubenförmig)
aufgewickelt wurde.
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Durch
ASTM F1971-99 wurde ermittelt, dass der elektrische Widerstand des
ersten Reifens (gleichartig 1) ein Wert
von etwa 1,4 × 106 Ohm oder etwa ein Megaohm, zwischen der
Montagefläche
(3A) des Reifens des Wulstteils des Reifens und der Profiloberfläche (11)
der Reifenlauffläche
war, was erheblich weniger ist als ein gewünschter maximaler Widerstandswert
von 1 × 108 Ohm, oder 100 Megaohm.
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Zu
Vergleichszwecken wurde ein P225/60R16-Reifen gleichartig hergestellt
(gleichartig zu 1), jedoch ohne den Einschluss,
oder die Plazierung, des elektrisch leitenden Kords 7.
Durch ASTM F1971-99 wurde ermittelt, dass der elektrische Widerstand
des Reifens ein Wert von etwa 3,3 × 108 Ohm
war, was erheblich größer ist
als der für
die Reifen, die die elektrisch leitenden Korde 7 enthielten, erhaltene
obige Wert von 1,4 × 106.
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Dementsprechend
wird hierin erachtet, dass der Einschluss des elektrisch leitenden
Kords 7, insbesondere für
den Reifen gleichartig zu 1, effektiv
einen geeigneten elektrischen Weg des geringsten elektrischen Widerstands
zwischen besagtem Reifen-Wulstverstärker-/Zehen-Gummistreifen-Gummibauteil 3 und
dem Gummi der drahtverstärkten
Reifenlaufflächen-Gürtelgummilage 12 verschaffte
und dieses ein signifikanter Teil des elektrischen Wegs war, der
sich von der Reifen-Gummimontagefläche 3A und der Reifenlaufflächen-Gummiprofiloberfläche 11 erstreckte.