CN100522662C - 充气轮胎 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种轮胎(2)，其包括设置在胎体(10)上的带束层(12)和用于覆盖带束层(12)的冠带层(14)。冠带层(14)包括全冠带层(36)和设置在胎肩附近并位于全冠带层(36)的径向外侧上的一对边缘冠带层(38)。全冠带层(36)具有在大致圆周方向上螺旋卷绕的第一冠带层帘线(40)。边缘冠带层(38)包括在大致圆周方向上螺旋卷绕的第二冠带层帘线(44)。第二冠带层帘线(44)的模量高于第一冠带层帘线(40)的模量。在轮胎(2)中，优选地，全冠带层(36)的外端(50)应当设置在带束层(12)的外端(48)的轴向外侧上。边缘冠带层(38)的外端(52)的位置与带束层(12)的外端(48)的位置相同或者位于其内侧。

Description

充气轮胎
本发明要求于2005年12月21日在日本提交的专利申请2005-367459号的优先权，其全部内容在此结合作为参考。
技术领域
本发明涉及一种充气轮胎，其主要安装在乘用车上。
背景技术
用于高速直线行驶的子午线轮胎包括在胎面和带束层之间的冠带层。冠带层包括在圆周方向缠绕的冠带层帘线。冠带层帘线限制带束层。由冠带层帘线控制高速直线行驶中由离心力引起的带束层提升。US2005/0205189(JP-A 2005-263137)已公开了一种具有良好的静寂性和乘坐舒适性的充气轮胎。在该轮胎中，冠带层包括位于带束层外端附近的侧部和位于轴向方向中心上的中心部。侧部包括具有高模量的冠带层帘线。中心部包括具有低模量的冠带层帘线。
用于覆盖带束层整个区域的冠带层完全地限制了带束层中心的附近区域。另一方面，在冠带层中，对带束层外端附近中的限制力的控制相对不足。在冠带层中，对外端附近的提升的控制相对不足。相对不足的限制力不能充分地降低公路噪音。
通过使用用于冠带层的具有高模量的帘线，不足以限制带束层的外端的附近。由于冠带层，轮胎的刚度被过分地增加。过分的刚度阻碍了轮胎的乘坐舒适性。冠带层造成大的外侧噪音。如果帘线的模量过高，操纵稳定性也劣化。
当冠带层的外端和带束层的外端在轴向方向上彼此重叠时，形成台阶。在其中形成大的台阶的情况下，在硫化步骤中，空气会残留在轮胎中。在这些情况下，在轮胎中产生空气残留缺陷。
有一些轮胎使用包括具有高模量的冠带层帘线的冠带层。在轮胎中，冠带层的外径在硫化步骤中没有充分地扩大。出于此原因，有时在整个生胎上造成非均匀变形。在轮胎中，均匀性劣化。
冠带层帘线在圆周方向上螺旋卷绕并相对于圆周方向略微地倾斜。因此，在限制带束层的冠带层的外端，部分地改变冠带层圆周方向的刚度。在冠带层的外端设置在带束层的外端的轴向外侧的轮胎中，刚度的改变有时阻碍了轮胎的均匀性。特别地，在冠带层中使用具有高模量的冠带层帘线的轮胎中，由于在圆周方向上的刚度的改变而显著地阻碍了均匀性。在均匀性差的轮胎中，会产生诸如摇动和粗糙不平等的振动。在这种轮胎中，静寂性和乘坐舒适性差。
发明内容
本发明的目的在于提供一种具有良好的静寂性和乘坐舒适性的充气轮胎。
根据本发明的充气轮胎包括：胎面，其具有形成胎面表面的外表面；一对胎侧，其从胎面的端部沿径向方向大致朝内延伸；一对胎圈，其沿胎侧的径向方向大致朝内延伸；胎体，其沿着胎面和胎侧的内侧设置在两个所述胎圈之间；带束层，其设置在胎面的径向内侧；冠带层，其位于带束层和胎面之间、用于覆盖带束层。冠带层包括全冠带层和一对边缘冠带层，所述一对边缘冠带层设置在胎肩附近并位于全冠带层的径向外侧。全冠带层包括在大致圆周方向上螺旋卷绕的第一冠带层帘线。边缘冠带层包括在大致圆周方向上螺旋卷绕的第二冠带层帘线。第二冠带层帘线的模量高于第一冠带层帘线的模量。
在轮胎中，优选地，全冠带层的外端位置位于带束层外端的轴向外侧。
在轮胎中，优选地，全冠带层的外端和带束层的外端之间的轴向距离等于获大于1mm并等于或小于15mm。
在轮胎中，优选地，边缘冠带层的外端的位置与带束层的外端的位置相同或者位于其轴向内侧。
在轮胎中，优选地，边缘冠带层的外端和带束层的外端之间的轴向距离等于或大于1mm。
在轮胎中，带束层的外端附件完全地受限制，进而，增强了带束层的外端附近的不均匀性。轮胎具有小的公路噪音。在轮胎中，在轴向方向的中心附近的刚度没有过高。轮胎也具有良好的乘坐舒适性。
附图说明
图1是示出根据本发明的实施方式的充气轮胎的一部分的剖视图，
图2是示出图1中的轮胎的带束层和冠带层的一部分的放大剖视图，
图3是示出图2中的全冠带层和边缘冠带层的放大分解立体图。
具体实施方式
下面根据参照附图的优选实施方式详细地说明本发明。
图1中示出的轮胎2包括胎面4、胎侧6、胎圈8、胎体10、带束层12、冠带层14、内衬层16和胎圈包布18。轮胎2是无内胎型充气轮胎。在图1中，竖直方向设定为轮胎2的径向方向。横向方向设定为轮胎2的轴向方向。垂直于纸面的方向设定为轮胎2的圆周方向。轮胎2沿图1中的单点划线CL大致对称。单点划线CL表示轮胎2的赤道平面。
胎面4由交联橡胶形成。胎面4的形状为径向朝外中凸。胎面4形成与公路表面相接触的胎面表面20。沟槽22设置在胎面表面20上。由沟槽22形成胎面花纹。
胎侧6从胎面4的端部径向大致朝内延伸。胎侧6由交联橡胶形成。胎侧6吸收来自路面的冲击。胎侧6防止胎体10的外部损坏。
胎圈8从胎侧6径向大致朝内延伸。胎圈8包括胎圈芯24和从胎圈芯24径向朝外延伸的三角胶芯26。胎圈芯24为环形的。胎圈芯24包括多个不可延伸的线(通常为由钢形成的线)。三角胶芯26径向朝外渐缩。三角胶芯26由具有高硬度的交联橡胶形成。
胎体10包括第一胎体帘布层28和第二胎体帘布层30。第一胎体帘布层28和第二胎体帘布层30位于两侧的胎圈8之间。第一胎体帘布层28和第二胎体帘布层30沿着胎面4和胎侧6的内侧设置。第一胎体帘布层28和第二胎体帘布层30由轴向内侧朝外经过胎圈芯24折回。
第一胎体帘布层28和第二胎体帘布层30由胎体帘线和顶覆橡胶构成(未示出)。由胎体帘线相对于赤道平面形成的角度的绝对值通常为75度到90度。换句话说，轮胎2是子午线轮胎。胎体帘线通常使用有机纤维。优选的有机纤维的示例包括聚酯纤维、尼龙纤维、人造纤维、聚萘二甲酸乙二醇酯纤维(PEN)、芳族聚酰胺纤维。
带束层12位于胎体10的径向外侧。带束层12设置在胎体10上。带束层12补强胎体10。带束层12包括内带束帘布层32和外带束帘布层34。内带束帘布层32和外带束帘布层34每个都由带束层帘线和顶覆橡胶形成(未示出)。带束层帘线相对于赤道平面倾斜。内带束帘布层32的带束层帘线相对于赤道平面的倾斜方向与外带束帘布层34的带束层帘线相对于赤道平面的倾斜方向相反。带束层帘线的优选材料是钢。有机纤维可以用于带束层帘线。
内衬层16结合在胎体10的内周表面。内衬层16由交联橡胶形成。用于内衬层16的橡胶具有气密性。内衬层16起到保持轮胎2的内压的部件的作用。
胎圈包布18位于胎圈8附近。当轮胎2结合到轮辋中时，胎圈包布18抵接到轮辋上。通过抵接，保护了胎圈8的附近区域。胎圈包布18通常由布和浸渍入布中的橡胶构成。还可以使用单由橡胶形成的胎圈包布18.
图2是示出图1中的轮胎2的带束层12和冠带层14的一部分的放大剖视图。冠带层14由全冠带层(full band)36和位于胎肩附近的一对边缘冠带层(edge band)38构成。边缘冠带层38位于全冠带层36的径向外侧上。
图3是示出图2中的全冠带层36和边缘冠带层38的放大分解立体图。在图3中，箭头线A表示轮胎2的圆周方向。
全冠带层36由第一冠带层帘线40和顶覆橡胶42构成。第一冠带层帘线40螺旋卷绕。第一冠带层帘线40具有所谓的无缝结构。第一冠带层帘线40在大致圆周方向延伸。第一冠带层帘线40螺旋卷绕。由于此原因，第一冠带层帘线40严格来说略微倾斜于圆周方向。由第一冠带层帘线40与圆周方向形成的角度的绝对值小于2.0度。在本发明中，相对于圆周方向的角度的绝对值小于2.0度的方向定义为“大致圆周方向”。
具有低模量Mc的第一冠带层帘线40用于全冠带层36。因此，全冠带层36对于带束层12的中心附近的限制力相对较小。包括全冠带层36的轮胎2的中心附近的刚度相对较小。轮胎2具有良好的乘坐舒适性。具有低模量Mc的第一冠带层帘线40也为外侧噪音的降低和滚动阻力的减小作出了贡献。
边缘冠带层38由第二冠带层帘线44和顶覆橡胶46构成。第二冠带层帘线44螺旋卷绕。第二冠带层帘线44具有所谓的无缝结构。第二冠带层帘线44也以与全冠带层36的第一冠带层帘线40相同的方式沿着大致圆周方向延伸。
具有高模量Ms的第二冠带层帘线44用于边缘冠带层38。因此，对于带束层12的外端48附近的边缘冠带层38的限制力很大。由于很大的限制力抑制了公路噪音。特别地，抑制了具有中间区域频率的噪音。轮胎2具有良好的静寂性。
带束层12的外端48形成了有带束层12的区域和无带束层12的区域之间的边界。在外端48中产生台阶。外端48是一个特定点。全冠带层36的外端50形成了有全冠带层36的区域和无全冠带层36的区域之间的边界。在外端50中产生台阶。外端50是一个特定点。外端50还是第一冠带层帘线40的卷绕开始部或者卷绕结束部。在开始部和结束部中，第一冠带层帘线40对胎体10的限制力特别大。边缘冠带层38的外端52形成了有边缘冠带层38的区域和无边缘冠带层38的区域之间的边界。在外端52中形成台阶。外端52是一个特定点。外端52是第二冠带层帘线44的卷绕开始部或者卷绕结束部。一些情况下，在外端52处，第二冠带层帘线44折回并卷绕。在这些情况下，限制力进一步地增加。在开始部和结束部，第二冠带层帘线44对胎体10的限制力特别大。
在轮胎2中，外端50的位置位于外端48的轴向外侧上。全冠带层36覆盖整个带束层12。全冠带层36限制带束层12。全冠带层36控制带束层12的提升。
在轮胎2中，外端52的位置位于外端48的轴向内侧。换句话说，在轮胎2中，外端48、外端50和外端52轴向分布。在轮胎2中，未产生大的台阶。因此，在硫化轮胎2的步骤中空气不易于残留。外端52可以设置在与带束层12的外端48轴向相同的位置。在此情况下，也抑制空气的残留。在轮胎2中，外端52可轴向地设置在外端48和外端50之间。
在硫化轮胎2的步骤中，生胎受到成型加工。在成型中，生胎膨胀。此时，螺旋卷绕的第一冠带层帘线40和第二冠带层帘线44没有显著地扩展。如果全冠带层36的外端50的位置与边缘冠带层38的外端52的位置相一致，第一冠带层帘线40或者第二冠带层帘线44由于拉伸的差别而引起胎体10的不均匀变形。在根据本发明的轮胎2中，外端50和外端52设置成彼此间隔。由此，可以防止胎体10的不均匀变形。在轮胎2中，带束层12和全冠带层36设置在边缘冠带层38和胎体10之间。带束层12和全冠带层36阻止了由具有高模量的第二冠带层帘线44造成的胎体10的不均匀变形。
如图1所示，边缘冠带层38位于带束层12的外端48的轴向内侧上。全冠带层36位于边缘冠带层38和带束层12之间。带束层12受到全冠带层36均匀地限制。在轮胎2中，增强了均匀性。轮胎2具有良好的静寂性和乘坐舒适性。
在图2中，双箭头线WA表示在全冠带层36的外端50和带束层12的外端48之间的轴向距离。双箭头线WB表示在带束层12的外端48和边缘冠带层38的外端52之间的轴向距离。双箭头线WC表示全冠带层36的外端50和边缘冠带层38的外端52之间的轴向距离。
在轮胎2中，优选地，轴向距离WA应该等于或大于1mm以及等于或小于15mm。通过将轴向距离WA设置成等于或大于1mm，可以有效地抑制空气残留缺陷和胎体10的损坏。轮胎2具有良好的耐久性。此外，通过将轴向距离WA设置成等于或大于1mm，全冠带层36足以限制带束层12以控制提升。根据此观点，轴向距离WA更优选地等于或大于3mm，特别优选地等于或大于5mm。通过将轴向距离WA设置成等于或小于15mm，可以适当地保持胎肩附近的刚度。轮胎2具有良好的乘坐舒适性。根据此观点，轴向距离WA更优选地等于或小于10mm。在设定为基准的带束层12的外端48的轴向外部测量轴向距离WA。轴向距离WA由带束层12的外端48和位于外端48的轴向外侧上的全冠带层36的外端50之间的长度表示。
在轮胎2中，优选地，轴向距离WB应该等于或大于1mm并且等于或小于10mm。通过将轴向距离WB设置成等于或大于1mm，可以有效地抑制空气残留缺陷和胎体10的不均匀变形。轮胎2具有良好的耐久性。此外，通过将轴向距离WB设置成等于或大于1mm，边缘冠带层38均匀地限制全冠带层36和带束层12。因此，轮胎2具有良好的均匀性。轮胎2具有良好的静寂性和乘坐舒适性。根据此观点，更优选地，轴向距离WB应当等于或大于3mm。通过将轴向距离WB设置成等于或小于10mm，可以适当地保持轮胎2轴向中心附近的刚度。轮胎2具有良好的乘坐舒适性。根据此观点，更优选地，轴向距离WB应当等于或小于7mm。在设定为基准的带束层12的外端48的轴向内部测量轴向距离WB。轴向距离WB由带束层12的外端48和位于外端48的轴向内侧的边缘冠带层38的外端52之间的长度表示。
在轮胎2中，优选地，轴向距离WC应当等于或大于1mm。通过将轴向距离WC设置成等于或大于1mm，可以有效地抑制空气残留缺陷和胎体10的损坏。轮胎2具有良好的耐久性。此外，通过将轴向距离WC设置成等于或大于1mm，边缘冠带层38均匀地限制全冠带层36。因此，轮胎2具有良好的均匀性。轮胎2具有良好的静寂性和乘坐舒适性。根据此观点，更优选地，轴向距离WC应当等于或大于3mm。
对于乘坐舒适性的增强、外侧噪音的降低、滚动阻力的减小，全冠带层36的第一冠带层帘线40的模量Mc优选地等于或小于2500N/mm2，更优选地等于或小于2200N/mm2。如果模量Mc过小，轮胎2的耐久性不足。根据此观点，模量Mc优选地等于或高于1000N/mm2，更优选地等于或高于1500N/mm2。
对于公路噪音的降低，边缘冠带层38的第二冠带层帘线44的模量Ms优选地等于或高于3000N/mm2，更优选地等于或高于5000N/mm2。如果模量Ms过高，阻碍了操纵稳定性，此外，滚动阻力增加。根据此观点，模量Ms优选地等于或小于15000N/mm2，更优选地等于或小于13000N/mm2，特别优选地等于或小于10000N/mm2。
对于由全冠带层36获得的乘坐舒适性和由边缘冠带层38获得的静寂性的一致性，优选地，模量Ms和Mc的差应当等于或大于1000N/mm2且等于或小于12000N/mm2。差更优选地等于或大于3000N/mm2，特别优选地等于或大于5000N/mm2。差更优选地等于或小于11000N/mm2，特别优选地等于或小于10000N/mm2。
在本发明中，伸长率为2％的第一冠带层帘线40的模量由模量Mc表示。伸长率为2％的第二冠带层帘线44的模量由模量Ms表示。根据规则“JIS L 1017”测量模量Mc和Ms。
有机纤维可适用于第一冠带层帘线40。通常，尼龙纤维用于第一冠带层帘线40。还可以将聚酯纤维或维尼纶纤维用于第一冠带层帘线40.
优选地，全冠带层36的第一冠带层帘线40的密度应当等于或高于5个端/cm并且等于或小于20个端/cm。优选地，全冠带层36的第一冠带层帘线40的截面面积等于或大于0.10mm2并且等于或小于1.6mm2。
有机纤维可适用于第二冠带层帘线44。第二冠带层帘线44的优选材料包括聚萘二甲酸乙二醇酯纤维(PEN)和芳族聚酰氨纤维。尼龙纤维和芳族聚酰氨纤维的复合物可用于第二冠带层帘线44。复合物对公路噪音的降低、操纵稳定性的增强和滚动阻力的减小作出了贡献。在复合物中的尼龙纤维和芳族聚酰氨纤维的重量比优选地等于或高于1/4，更优选地等于或高于2/3。重量比优选地等于或小于4/1，更优选地等于或小于3/2。
优选地，边缘冠带层38中的第二冠带层帘线44的密度应当等于或高于5个端/cm并且等于或小于20个端/cm。优选地，边缘冠带层38中的第二冠带层帘线44的截面面积等于或大于0.10mm2并且等于或小于1.6mm2。
在图2中，双箭头线WS/2为全冠带层36的宽度的一半。双箭头线WD是全冠带层36的外端50和边缘冠带层38的内端54之间的轴向距离。优选地，轴向距离WD与全冠带层36的宽度WS的比应当等于或高于5.0％并且等于或小于20.0％。在比低于该范围的情况下，公路噪音就没有被充分地抑制。根据此观点，比更优选地等于或高于12％，特别优选地等于或高于15％。在比超过此范围的情况下，乘坐舒适性变得不足，滚动阻力增加，而且，外侧噪音增加。根据此观点，比更优选地等于或小于19％，特别优选地等于或小于18％。
在轮胎2结合在常规轮辋中并充入空气而获得常规内压的状态下测量轮胎2的尺寸和角度。在测量期间，在轮胎2上未施加负荷。在此说明书中，常规轮辋的含义是根据轮胎2所基于的规则确定的轮辋。在常规轮辋中包括JATMA规则中的“标准轮辋(standard rim)”、TRA规则中的“设计轮辋(Design Rim)”和ETRTO规则中的“测量轮辋(Measuring Rim)”。在此说明书中，常规内压的含义是根据轮胎2所基于的规则所确定的内压。在常规内压中包括JATMA规则中的“最大空气压力(maximum air pressure)、在TRA规则中的“在各种冷充气压力下轮胎负荷极限(TIRE LOAD LIMITS AT VARIOUS COLDINFLATION PRESSURES”中规定的“最大值(maximum value)”以及ETRTO规则中的充气压力(INFLATION PRESSURE)。为了方便，乘用车用的轮胎2的内压设定为180kPa。
实施例
【实施例1】
获得具有如图1到3所示的结构的乘用车用充气轮胎。轮胎冠带层的细节在如下的表1中示出。在轮胎中，由内带束帘布层的带束层帘线相对于赤道平面形成的角度为+24度，由外带束帘布层的带束层帘线相对于赤道平面形成的角度为-24度。轮胎尺寸为“205/50R17”。在全冠带层的外端和带束层的外端之间的轴向距离WA是5mm。在带束层的外端和边缘冠带层的外端之间的距离WB是3mm。在全冠带层的外端和带束层的外端之间的轴向距离WC是8mm。在全冠带层的外端和边缘冠带层的内端之间的轴向距离WD与全冠带层的宽度WS的比(WD/WS×100)是17.6％。
【实施例6到9】
除了轴向距离WA设定为如下表1所示之外，以与实施例1相同的方式获得轮胎。
【实施例10和11】
除了轴向距离WB设定为如下表1所示之外，以与实施例1相同的方式获得轮胎。
【实施例5】
除了轴向距离WA和WB设定为如下表1所示之外，以与实施例1相同的方式获得轮胎。
【实施例12】
除了轴向距离WB设定为如下表1所示且边缘冠带层的外端设置在与全冠带层的外端轴向相同的位置中之外，以与实施例1相同的方式获得轮胎。在轮胎中，在全冠带层的外端和带束层的外端之间的轴向距离WC是0mm。
【实施例2到4】
除了比(WD/WS×100)设定为如下表1所示之外，以与实施例1相同的方式获得轮胎。
【实施例13到18】
除了第二冠带层帘线的材料设定为如下表1所示之外，以与实施例1相同的方式获得轮胎。在根据实施例14到18的各轮胎中使用的第二冠带层帘线由尼龙纤维和芳族聚酰氨纤维的复合物构成。
【比较例1和2】
除了第一和第二冠带层帘线的材料设定为如下表1所示之外，以与实施例1相同的方式获得轮胎。
【比较例3】
除了第一和第二冠带层帘线的材料、轴向距离WA、轴向距离WB、轴向距离WC和比(WD/WS×100)设定为如下表1所示之外，以与实施例1相同的方式获得轮胎。
【噪音测量】
轮胎结合入“17×6.5-JJ”轮辋中，轮胎的内压设定为230kPa。轮胎安装至发动机排量为2300cm3的前发动机前轮驱动型的乘用车上。使乘用车在具有高粗糙度的沥青公路上以50km/h的速度行驶。测量行驶中的司机右耳中的噪音量(总值)和乘用车外侧上的噪音量。基于比较例2进行评价。参照实施例1到18和比较例1和3，计算各例的噪音量减去比较例2的噪音量而获得的值。结果示出在下表1和2中。
评价轮胎的不均匀性
制造出20个具有如上所述的规格的用于测试的轮胎并测量它们的不均匀性。通过转鼓试验机评价不均匀性。根据JASO C607：2000的不均匀性测试条件测量径向力变化(RFV)、侧向力变化(LFV)和锥度(CON)。评价速度设定为10km/h。结果用从20个轮胎获得的数据的平均值表示。显示出数值越小，结果越好。结果如下表1和2所示。
如表1和2所示，根据各实施例的轮胎具有良好的静寂性和乘坐舒适性。根据评价结果，本发明的优点是显而易见的。
上述说明仅仅是示例性的，可以在不背离本发明的范围的情况下做各种改变。

Claims (4)

1.一种充气轮胎，包括：胎面，其具有形成胎面表面的外表面；一对胎侧，其从所述胎面的端部沿径向方向大致朝内延伸；一对胎圈，其沿所述胎侧的径向方向大致朝内延伸；胎体，其沿着所述胎面和所述胎侧的内侧设置在两个所述胎圈之间；带束层，其设置在所述胎面的径向内侧的胎体上；以及，冠带层，其位于所述带束层和所述胎面之间，用于覆盖所述带束层，其中，所述冠带层包括全冠带层和一对边缘冠带层，所述一对边缘冠带层设置在胎肩附近并位于所述全冠带层的径向外侧上，所述全冠带层包括在大致圆周方向上螺旋卷绕的第一冠带层帘线，所述边缘冠带层包括在大致圆周方向上螺旋卷绕的第二冠带层帘线，并且所述第二冠带层帘线的模量高于所述第一冠带层帘线的模量，
其特征在于，
所述边缘冠带层的外端的位置与所述带束层的外端的位置相同或者位于所述带束层的外端的轴向内侧。
2.如权利要求1所述的轮胎，其中，所述全冠带层的外端的位置位于带束层外端的轴向外侧。
3.如权利要求2所述的轮胎，其中，所述全冠带层的外端与所述带束层的外端之间的轴向距离等于或大于1mm且等于或小于15mm。
4.如权利要求1所述的轮胎，其中，所述边缘冠带层的外端与所述带束层的外端之间的轴向距离等于或大于1mm。
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