CN101426660A - 充气轮胎 - Google Patents

Abstract

一种充气轮胎，包括橡胶硬度Hs1为80～95并且由胎圈芯(5)径向向外延伸的胎圈三角胶橡胶(8)，以及橡胶硬度Hs2为65～85并低于橡胶硬度Hs1、并且形成胎圈部的外侧表面的边口衬胶(9)。胎体(6)由内侧胎体帘布层(6A)和外侧胎体帘布层(6B)形成，其中内侧胎体帘布层(6A)包含在胎圈芯(5、5)之间延伸的主体部(11)、以及作为主体部(11)的延续部分并且由轮胎的轴向内侧向轴向外侧绕着胎圈芯(5)卷起从而铆合胎体帘布层的卷起部(12)，并且外侧胎体帘布层(6B)包含主体部(13)，其沿着主体部(11)的外侧表面延伸并且其径向内端被夹在主体部(11)和胎圈三角胶橡胶(8)之间并终止于此。卷起部(12)至胎圈基线(BL)的卷起高度(Lc)为轮胎截面高度(L)的60％以下，并且主体部(13)的内端的高度(Ld)为胎圈三角胶橡胶(8)的高度(L1)的60％以下。

Description

充气轮胎

技术领域

本发明涉及一种充气轮胎，能够显示出出色的抗夹断性(pinch cut resistance)，同时能够抑制驾驶舒适度和噪声特性下降。

背景技术

随着高速汽车和高性能汽车的发展，具有较低扁平率(aspect ratio，或称高宽比)的充气轮胎的开发也得到了促进，并且在近年来，扁平率为50％以下的低扁平率轮胎也被广泛使用。然而，在低扁平率轮胎中，由于其胎侧壁部的径向高度较小，当轮胎陷入较大的路面凹陷或在路面的凸出物例如路缘石上行驶时，胎侧壁部会大幅变形，从而被夹在路面和轮缘之间。因此，由于在变形时局部发生的弯曲，轮胎会容易发生损坏，例如胎体帘线被切割或胎体帘线与橡胶分离，也就是所谓的夹断(pinch cut)。

因此，在传统轮胎中，人们试图通过这样一种方式来增强组成轮胎框架的胎体以提高抗夹断性：由两层胎体帘布层形成胎体，帘布层两端部绕着胎圈芯卷起。

发明内容

本发明要解决的问题

然而，该方法的问题在于，由于与由单层胎体帘布层形成的胎体相比，该轮胎的刚度大幅提高，因此驾驶舒适度严重下降。此外，还带来了一个问题，由于沿轮胎圆周方向的共振频率增大，路面噪音会增大。

因此，本发明的一个目的在于提供一种充气轮胎，能够大幅提高抗夹断性，同时能够抑制驾驶舒适度和噪声特性例如低路面噪音的变差，即同时能够保持使这些特性与使用单层胎体帘布层结构时基本相同。

专利文献1：JP-A-2003-170711

专利文献2：JP-A-2005-343334

本发明的解决方法

为了实现上述目的，如权利要求1所述，本发明提供了一种充气轮胎，包括：胎体，其由胎面部向胎圈部中的胎圈芯延伸并经过胎侧壁部；胎圈三角胶橡胶，其由胎圈芯向外径向延伸；以及边口衬胶(clinch rubber)，其用于防止轮辋滑动，其中轮辋位于胎圈三角胶橡胶轴向外侧以形成胎圈部的外侧表面，其中：

胎体包含：内侧胎体帘布层，其包括在胎圈芯和卷起部之间延伸的主体部，其中卷起部是主体部的延续部分并且由轮胎的轴向内侧向轴向外侧绕着胎圈芯卷起；以及外侧胎体帘布层，其包括沿着内侧胎体帘布层的主体部外侧表面延伸的主体部，并且该主体部的径向内端被夹在内侧胎体帘布层的主体部和各个胎圈三角胶橡胶之间并终止于此，

内侧胎体帘布层的卷起部的径向外端至胎圈基线的卷起径向高度Lc为轮胎的截面高度L的60％以下，并且外侧胎体帘布层的主体部的径向内端至胎圈基线的内端径向高度Ld为胎圈三角胶橡胶的径向外端至胎圈基线的三角胶径向高度L1的60％以下，并且

胎圈三角胶橡胶的橡胶硬度Hs1为80～95，并且边口衬胶的橡胶硬度Hs2在65～85的范围内并且低于橡胶硬度Hs1。

如权利要求2所述，本发明的特征在于，胎圈三角胶橡胶包含：三角胶主体部，其横截面近似为三角形，并且以楔形的方式由胎圈芯径向向外延伸；以及薄翼部，其具有基本恒定的在0.8～1.5mm的范围内的厚度T，并且是三角胶主体部的延续部分并由其径向向外延伸，三角胶高度L1为轮胎截面高度L的30～40％，并且三角胶主体部的径向外端至胎圈基线的径向高度即三角胶主体部高度L1a为三角胶高度L1的25～35％。

如权利要求3所述，本发明的特征在于，边口衬胶的径向外端与胎圈基线之间的边口径向高度L2为三角胶高度L1的70～85％，并且边口衬胶具有最大厚度部位，在该最大厚度部位处边口衬胶的厚度变为最大，并且最大厚度部位的厚度中心与胎圈基线之间的最大厚度部位高度L2a为三角胶主体部高度L1a的65～95％，并且最大厚度部位的最大厚度为4.0～5.0mm。

在本说明书中，除非另外标明，轮胎各个部件的“尺寸”等指的是在5％内压条件下、即向安装在普通轮辋上的轮胎施加普通内压的5％的条件下测得的值。上述“橡胶硬度Hs”指的是根据JIS K 6253通过A型硬度计测定的计示A(Durometer A)硬度。上述“普通轮辋”指的是在标准化系统中被限定用于各种基于该系统的轮胎的轮辋，例如，JATMA中的“标准轮辋”、TRA中的“设计轮辋”以及ETRTO中的“测试轮辋”。上述“普通内压”指的是在标准化系统中被限定用于各种轮胎的空气压力，例如，JATMA中的“最大空气压力”、TRA中的“在各种冷膨胀压力下的轮胎负载极限”表格中表述的最大值、以及ETRTO中的“膨胀压力”，在客车轮胎的情况下，“普通内压”假定为180kPa。

本发明的效果

由于本发明的结构如上所述，变形最大并且容易发生夹断的轮胎最大宽度部位附近，能够通过两层胎体帘布层而被增强，从而可以抑制局部弯曲变形，因此能够提高抗夹断性。此外，由于外侧胎体帘布层仅由主体部组成并且重叠在内侧胎体帘布层的主体部上，可以尽可能地抑制轮胎刚度的增大。此外，由于通过在胎圈三角胶橡胶和边口衬胶之间硬度的适度的平衡，使胎圈变形的弯曲中心向胎体一侧转移，并且还得益于将内侧胎体帘布层的卷起高度Lc控制为轮胎的截面高度L的60％以下，可以进一步抑制轮胎刚度的增大，因此可以抑制驾驶舒适度和噪声特性下降。

附图说明

图1所示为本发明的一个实施方式的充气轮胎的横截面图；以及

图2所示为胎圈部横截面的放大图。

附图标记说明

2.胎面部

3.胎侧壁部

4.胎圈部

5.胎圈芯

6.胎体

6A.内侧胎体帘布层

6B.外侧胎体帘布层

8.胎圈三角胶橡胶

8A.三角胶主体部

8B.翼部

9.边口衬胶

9M.最大厚度部位

11.主体部

12.卷起部

13.主体部

Mp.厚度中心

具体实施方式

现在将参考附图对本发明的一个实施方式进行描述。

如图1所示，在该实施方式中的充气轮胎1为扁平率为50％以下的用于客车的低扁平率子午轮胎，并且包括：胎体6，其由胎面部2向胎圈部4中的胎圈芯5延伸并经过胎侧壁部3；胎圈三角胶橡胶8，其由胎圈芯5向外径向延伸；以及边口衬胶9，其用于防止轮辋滑动，该轮辋位于胎圈三角胶橡胶8轴向外侧以形成胎圈部4的外侧表面。沿轮胎的圆周方向由胎体6径向向外延伸的强带束层7位于胎面部2中。

带束层7包含至少两层带束帘布层，在该实施方式中的两层带束帘布层7A和7B，其中非常强的带束帘线例如钢制帘线以与轮胎圆周方向呈例如10～35°的夹角排列。将带束帘布层堆叠为使一个帘布层中的带束帘线与另一个帘布层中的帘线交叉，因此使带束层的刚度增大，通过箍环效果大幅增强胎面部2。此外，为了增强高速耐用性，其中有机纤维例如尼龙的镶边帘线(band cord)以与圆周方向呈5°以下的夹角螺旋缠绕的镶边层(band layer)10位于带束层7的径向外侧。而镶边层10可以适当使用一对左右边缘镶边帘布层，仅覆盖带束层7的轴向外侧边缘部分；以及使用一层全镶边帘布层，基本覆盖了带束层7的全长。在该实施方式中，例举的是组合使用了一对左右边缘镶边帘布层和单层全镶边帘布层。

胎体6包含两层径向的内侧和外侧胎体帘布层6A和6B，其中胎体帘线以与轮胎圆周方向呈例如70～90°的夹角排列。而胎体帘线可以适当使用已知的有机纤维帘线例如尼龙、聚酯、人造纤维及类似物。

内侧胎体帘布层6A被形成为称作卷起型的胎体帘布层，包括：在胎圈芯5、5之间延伸的主体部11；以及作为主体部11的延续部分、并且由轮胎的轴向内侧向轴向外侧绕着胎圈芯5卷起从而铆合胎体帘布层的卷起部12。由胎圈芯5径向向外延伸的较硬的胎圈三角胶橡胶8位于该主体部11和卷起部12之间。

外侧胎体帘布层6B仅由主体部13组成，其中主体部13由胎面部2沿着内侧胎体帘布层6A的主体部11外侧表面径向向内延伸，越过轮胎最大宽度部位Pm。该主体部13的径向内端被夹在内侧胎体帘布层6A的主体部11和胎圈三角胶橡胶8之间并终止于此。

如图2所示，在放大图中，由胎圈基线BL直至内侧胎体帘布层6A的卷起部12的径向外端的径向高度即卷起高度Lc被设为轮胎的截面高度L(如图1所示)的60％以下。并且，由胎圈基线BL直至外侧胎体帘布层6B的主体部13的径向内端的径向高度即内端高度Ld被设为由胎圈基线BL直至胎圈三角胶橡胶8的径向外端的径向高度即三角胶高度L1的60％以下。

这样，在该实施方式的胎体6中，在变形最大并因此容易发生夹断的轮胎最大宽度部位Pm的附近，能够以与传统的两层帘布层的胎体结构相同的方式通过主体部11和13的两层胎体帘布层而被增强，因此可以抑制局部弯曲变形，从而抑制夹断的产生。此外，在胎体6中，外侧胎体帘布层6B仅由主体部13组成，并且外侧胎体帘布层6B的内端高度Ld和内侧胎体帘布层6A的卷起高度Lc均如上所述进行设置。因此，可以降低轮胎的刚度，从而可以抑制驾驶舒适度和噪声特性例如影响轮胎圆周方向的共振频率的路面噪音变差。如果卷起高度Lc大于轮胎截面高度L的60％，则轮胎刚度变大，并因此难以抑制噪声特性和驾驶舒适度的下降。如果外侧胎体帘布层的内端高度Ld大于三角胶高度L1的60％，则无法充分显示出抑制夹断的效果，此外，轮胎刚度会下降从而带来操控稳定性的下降。此外，如果卷起高度Lc过小，除了导致不利于操控稳定性以外，还会有在胎圈变形时压缩应力作用在卷起部12的外端、从而降低胎圈的耐用性的趋势。从这些方面考虑，优选卷起高度Lc至少为轮胎截面高度L的35％。同样，考虑到确保驾驶舒适度以及轮胎的减重，外侧胎体帘布层的内端高度Ld优选至少为三角胶高度L1的20％。

为了进一步增强抑制噪声特性和驾驶舒适度的下降，同时确保较高的抑制夹断的效果，胎圈三角胶橡胶8由三角胶主体部8A和薄翼部8B组成，其中三角胶主体部8A具有近似为三角形的横截面，并且以楔形的方式由胎圈芯5径向向外延伸，并且薄翼部8B是三角胶主体部8A的延续部分，并且以基本恒定的厚度T由主体部8A径向向外延伸。厚度T在0.8～1.5mm的范围内。胎圈三角胶橡胶8的三角胶高度L1为轮胎截面高度L的30～40％，并且三角胶主体部8A的径向外端至胎圈基线BL的径向高度即三角胶主体部高度L1a为三角胶高度L1的25～35％。上述“基本恒定的厚度T”指的是，例如，由轮胎制造步骤例如硫化成形造成的±10％的厚度波动、以及由外端部分逐渐变细造成的厚度波动或改变是可以允许的。

这样，胎圈三角胶橡胶8具有由三角胶主体部8A径向向外的薄翼部8B，而形成的三角胶主体部8A具有较小的高度。因此，可以降低轮胎的垂直刚度(垂直弹性)，同时确保必要的轮胎横向刚度(横向弹性)以保持操控稳定性。因此，可以高度抑制噪音和驾驶舒适度变差。如果三角胶主体部高度L1a小于三角胶高度L1的25％，则无法获得充分的胎圈刚度并造成操控稳定性下降；如果大于35％，则较大的应力集中发生在三角胶主体部8A的径向外端，并且不利于耐用性。此外，如果三角胶高度L1小于轮胎截面高度L的30％，则无法获得充分的横向刚度，并造成操控稳定性下降；如果大于40％，则由于胎圈三角胶橡胶8的径向外端靠近弯曲达到最大的轮胎最大宽度部位Pm，而使该径向外端容易发生损坏。如果厚度T小于0.8mm，则由于确保了轮胎的横向刚度而使操控稳定性下降，并且如果厚度T大于1.5mm，则垂直刚度变大，从而使轮胎圆周方向的共振频率显著增大而导致路面噪音增大。

边口衬胶9由胎圈部4的底面Sb径向向外竖立。至少在接触轮缘Rf的区域，边口衬胶9暴露在外侧以形成胎圈部4的外侧表面Ss。边口衬胶9在边口衬胶9的厚度“t”变为最大的位置处具有最大厚度部位9M，并且由最大厚度部位9M以厚度逐渐减小的方式进一步径向向外延伸。由胎圈基线直至边口衬胶9的径向外端的径向高度即边口高度L2被设为三角胶高度L1的70～85％。最大厚度部位9M处的最大厚度“tm”为4.0～5.0mm。由胎圈基线BL直至最大厚度部位9M的厚度中心Mp的径向高度即最大厚度部位高度L2a为三角胶主体部高度L1a的65～95％。

如果边口高度L2小于三角胶高度L1的70％，则由于缺乏轮胎横向刚度会使操控稳定性下降，并且如果大于85％，则边口衬胶9的径向外端和胎圈三角胶橡胶8互相接近，因此在这些外端会发生较大的应力集中并且不利于耐用性。如果最大厚度“tm”小于4.0mm，由于缺乏轮胎横向刚度会使操控稳定性下降，并且如果其大于5.0mm，则刚度变得过大，从而使与轮缘Rf的接触压力不足。如果最大厚度部位高度L2a超出三角胶主体部高度L1a的65～95％的范围，由于例如边口衬胶容易在胎圈三角胶主体部8A的径向外端发生弯曲从而造成应力集中，耐用性会有下降的趋势。

胎圈三角胶橡胶8的橡胶硬度Hs1为80～95。边口衬胶9的橡胶硬度Hs2在65～85的范围内，并比橡胶硬度Hs1更低。这样，由于胎圈三角胶橡胶8是由比边口衬胶9更硬的橡胶组成从而优化橡胶硬度平衡，胎圈变形的弯曲中心(应力中心)可以由轮胎的外侧表面一侧向胎体帘布层6A和6B的主体部一侧移动。因此，可以降低在胎圈变形时作用在主体部11和13上的局部应力，从而抑制损坏例如胎体帘线的破裂。因此，通过结合上述胎体结构，对于抑制夹断可以具有更高的效果。此外，由于弯曲变形被分散到较宽的范围内，也有利于噪声特性和驾驶舒适度。特别的，由于在该实施方式中，胎圈三角胶橡胶8具有翼部8B，弯曲变形的应力中心可以更大程度地被转移到上述主体部一侧，因此可以显示出更高程度的抑制夹断的效果和提高噪声特性和驾驶舒适度的效果。

为了这些目的，上述硬度之间的差值(Hs1-Hs2)优选至少为2.0，进一步优选至少为5.0。如果边口衬胶9的橡胶硬度Hs2小于65，则刚度会不足，并且如果其大于85，则边口衬胶过硬，从而使韧性下降而使抗疲劳性下降，并且也不利于驾驶舒适度等。因此，橡胶硬度Hs2优选为小于80。

在该实施方式中，外侧胎体帘布层6B的主体部13终止于三角胶主体部8A的内侧表面，但也可以终止于翼部8B的内表面。

上文中描述了本发明的一个尤其优选的实施方式，但本发明也可以以多种修改的实施方式进行，而不限于如附图所示的实施方式。

实施例

基于如表1所示的规格，制造轮胎尺寸为225/45R17并且具有如图1所示结构的用于客车的低扁平率轮胎，并且测试其垂直弹性、横向弹性、操控稳定性、驾驶舒适度、噪声特性、和抗夹断性。结果如表1所示。

(1)横向弹性和垂直弹性

在安装于轮辋(17×8JJ)上并且充气至内压为230kPa的轮胎上施加4.1kN的垂直负载，并且测定垂直变形。通过将垂直负载除以垂直变形获得垂直弹性常数。同样，在该轮胎上施加4.1kN的垂直负载和2.0kN的横向力，并且测定轮胎的横向变形。通过将横向力除以横向变形获得横向弹性常数。以传统实施例1的结果为100作基准，将弹性常数以系数的方式表示。

(2)操控稳定性和驾驶舒适度

在轮辋为17×8JJ并且内压为230kPa的条件下将轮胎安装在汽车(日本2,000cc FR汽车)所有的轮子上。使汽车在轮胎测试跑道的干沥青路面上行驶，并且由驾驶员对操控稳定性和驾驶舒适度进行感观评估。以传统实施例1的结果为6作基准，以10分制对其进行评估。数值越大，性能越好。

(3)噪声特性(路面噪声特性)

在单独驾驶的条件下使汽车以60km/h的速度在路面噪音测试路面(沥青粗糙路面)上行驶，并且由驾驶员对汽车的噪音进行感观评估。以传统实施例1的结果为100作基准，将结果以系数的方式表示。数值越大，噪声特性越好。

(4)抗夹断性

将高度为110mm、宽度为100mm并且长度为1,500mm的钢制凸出物固定在测试跑道的肩部。使上述汽车以与凸出物的纵向呈15°的接近角行驶过该钢制凸出物。以每次测试增加1km/h的接近速度的方式重复该跨越测试，由15km/h开始，并且测定轮胎刺破时的速度。以传统实施例1的结果为100作基准，将结果以系数的方式表示。数值越大，结果越好。

通过上述结果可以证实，实施例的轮胎可以大幅提高抗夹断性，同时能够保持驾驶舒适度的噪声特性的下降较低，使这些特性与使用单层胎体帘布层结构时基本相同。

Claims (3)

1.一种充气轮胎，包括：胎体，其由胎面部经胎侧壁部延伸至胎圈部中的胎圈芯；胎圈三角胶橡胶，其由胎圈芯沿径向向外延伸；以及用于防止轮辋滑动的边口衬胶，所述轮辋位于胎圈三角胶橡胶轴向外侧以形成胎圈部的外侧表面，其中：

所述胎体包含：内侧胎体帘布层，其包括在胎圈芯和卷起部之间延伸的主体部，所述卷起部是所述主体部的延续部分并且由轮胎的轴向内侧向轴向外侧绕着胎圈芯卷起；以及外侧胎体帘布层，其包括沿着所述内侧胎体帘布层的主体部外侧表面延伸的主体部，并且该主体部的径向内端被夹在所述内侧胎体帘布层的主体部和各个胎圈三角胶橡胶之间并终止于此，

所述内侧胎体帘布层的卷起部的径向外端至胎圈基线的卷起径向高度Lc为所述轮胎的截面高度L的60％以下，所述外侧胎体帘布层的主体部的径向内端至胎圈基线的内端径向高度Ld为所述胎圈三角胶橡胶的径向外端至胎圈基线的三角胶径向高度L1的60％以下，并且

所述胎圈三角胶橡胶的橡胶硬度Hs1为80～95，并且所述边口衬胶的橡胶硬度Hs2在65～85的范围内并低于所述橡胶硬度Hs1。

2.如权利要求1所述的充气轮胎，其特征在于，所述胎圈三角胶橡胶包含：三角胶主体部，其横截面近似为三角形，并且以楔形的方式由胎圈芯沿径向向外延伸；以及薄翼部，其具有基本恒定的在0.8～1.5mm的范围内的厚度T，并且是三角胶主体部的延续部分并由其沿径向向外延伸，所述三角胶高度L1为所述轮胎截面高度L的30～40％，所述三角胶主体部由径向外端至胎圈基线的三角胶主体部径向高度L1a为所述三角胶高度L1的25～35％。

3.如权利要求1或2所述的充气轮胎，其特征在于，所述边口衬胶的径向外端与胎圈基线之间的边口径向高度L2为所述三角胶高度L1的70～85％，并且所述边口衬胶具有最大厚度部位，在该最大厚度部位处所述边口衬胶的厚度变为最大，并且所述最大厚度部位的厚度中心与胎圈基线之间的最大厚度部位高度L2a为所述三角胶主体部高度L1a的65～95％，并且所述最大厚度部位的最大厚度为4.0～5.0mm。

Images