CN101568439B - 充气轮胎 - Google Patents

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Abstract

提供一种能够改善高速耐久性以及噪音性能的充气轮胎。本发明的充气轮胎，在带束层(8、9)的外周侧具有将有机纤维帘线(n)在轮胎周方向(T)上螺旋状卷绕而成的带束加强结构体(10)。带束加强结构体(10)具有配置在带束层(8、9)的各端部区域(BE)的外周侧的端部加强层(10B)。端部加强层(10B)是将由复合帘线构成的有机纤维帘线(nb)从轮胎轴方向内侧向轮胎轴方向外侧卷绕成螺旋状而在带束加强结构体端部(10e)折回，并且从轮胎轴方向外侧向轮胎轴方向内侧卷绕成螺旋状，有机纤维帘线(nb)的两端从带束加强结构体端部(10e)向轮胎轴方向内侧离开一段距离的两层结构。

Description

充气轮胎
技术领域
本发明涉及充气轮胎，更详细地说，涉及能够提高高速耐久性以及噪音性能的充气轮胎。
背景技术
在高速行驶时在轮胎上作用有较大的离心力，所以轮胎直径变大而引起外径生长。由此在应力集中的带束层的边缘容易产生分离。因此，以往在带束层的外周侧设置将有机纤维帘线在轮胎周方向上卷绕成螺旋状而成的带束加强结构体作为覆盖构件，由此抑制高速行驶时的轮胎的外径生长而抑制带束层的边缘分离的产生，确保高速耐久性。
以往，已知有下述技术(例如，参照专利文献1)：作为上述带束加强结构体，例如构成由配置在带束层的中央区域的外周侧的中央加强层与配置在带束层的两端部区域的外周侧的端部加强层构成的带束加强结构体，由伸长率较大(弹性模量较小)的尼龙等有机纤维帘线构成中央加强层的有机纤维帘线，另一方面在端部加强层的有机纤维帘线中，使用将伸长率较大的尼龙等有机纤维构成的单纤维与伸长率较小(弹性模量较大)的芳族聚酰胺纤维等有机纤维构成的单纤维捻合而成的复合帘线。
通过这样构成带束加强结构体，具有下述的优点：带束加强结构体的有机纤维帘线能够追随轮胎硫化时的提升，并且能够有效抑制产生边缘分离的带束层的端部的外径生长，发挥较高的高速耐久性。另外，也能够抑制轮胎的胎侧部的振动，所以也有助于轮胎噪音的改善。
但是，近年来，伴随着车辆的高性能化，强烈要求轮胎性能的进一步改善，对于上述的高速耐久性、噪音性能，也强烈要求进一步的改善。
专利文献1：日本特开平5-338409号公报
发明内容
本发明的目的在于提供一种能够改善高速耐久性以及噪音性能的充气轮胎。
达成上述目的的本发明的充气轮胎，在胎面部的胎体层外周侧配置带束层，在该带束层的外周侧设置有机纤维帘线沿轮胎周方向呈螺旋状卷绕的带束加强结构体，该带束加强结构体由配置在所述带束层的中央区域的外周侧的中央加强层、和配置在位于该中央区域的轮胎轴方向两侧的所述带束层的各端部区域的外周侧的端部加强层构成，所述中央加强层的有机纤维帘线由弹性模量为10000MPa以下的有机纤维构成，所述端部加强层的有机纤维帘线由复合帘线构成，该复合帘线是将由弹性模量为10000MPa以下的有机纤维构成的单纤维和由弹性模量比该有机纤维高的有机纤维构成的单纤维捻合而成的，其中：
所述端部加强层，是所述复合帘线从轮胎轴方向内侧向轮胎轴方向外侧呈螺旋状卷绕、在带束加强结构体端部折回，并且从轮胎轴方向外侧向轮胎轴方向内侧呈螺旋状卷绕，所述复合帘线的两端朝向轮胎轴方向内侧离开带束加强结构体端部的两层结构。
根据上述的本发明，由于将端部加强层设为两层结构，所以能够比以往更有效地抑制产生边缘分离的带束层的端部的外径生长，所以能够提高高速耐久性，并且，能够比以往更有效地抑制胎侧部的振动，所以能够改善轮胎噪音。
使端部加强层的有机纤维帘线的两端从容易导致应力集中的带束加强结构体端部向轮胎轴方向内侧离开一段距离，所以能够抑制端部加强层的边缘分离的产生，进一步改善高速耐久性。
附图说明
图1是表示本发明的充气轮胎的一个实施方式的局部剖视图。
图2是将胎体层、带束层以及带束加强结构体局部展开来进行表示的说明图。
图3是表示带束加强结构体中所使用的带材(条材)的一例的放大剖视图。
图4是表示将带材螺旋状卷绕的带束加强结构体遍及轮胎一周展开的状态的说明图。
图5A是表示带束加强结构体的其他例子的剖视说明图。
图5B是表示带束加强结构体的又一其他例子的剖视说明图。
图5C是表示带束加强结构体的又一其他例子的剖视说明图。
图5D是表示带束加强结构体的又一其他例子的剖视说明图。
图6A是表示带束加强结构体的又一其他例子的剖视说明图。
图6B是表示带束加强结构体的又一其他例子的剖视说明图。
图6C是表示带束加强结构体的又一其他例子的剖视说明图。
图6D是表示带束加强结构体的又一其他例子的剖视说明图。
符号说明
1：胎面部
2：胎侧部
3：胎圈部
4、5：胎体层
8、9：带束层
10：带束加强结构体
10A：中央加强层
10B：端部加强层
10B1：第1端部加强层
10B2：第2端部加强层
10e：带束加强结构体端部
11：带材
BC：中央区域
BE：端部区域
T：轮胎周方向
f：加强帘线
n、na、nb：有机纤维帘线
r：橡胶层
具体实施方式
下面，参照附图对本发明的实施方式进行详细说明。
图1表示本发明的充气轮胎的一个实施方式，符号1为胎面部，符号2为胎侧部，符号3为胎圈部。
在轮胎内的左右的胎圈部3之间，延伸设置有2层胎体层4、5。如图2所示，该胎体层4、5中，在轮胎径方向上延伸的由聚酯、人造丝等有机纤维帘线构成加强帘线f在轮胎周方向T上以预定的间隔排列而埋设在橡胶层r中。2层胎体层4、5由内侧的胎体层4和外侧的胎体层5构成。内侧的胎体层4的两端部4a绕埋设在胎圈部3中的胎圈芯6以将沿口填胶7夹入的方式从轮胎轴方向内侧向轮胎轴方向外侧折回。外侧的胎体层5的两端部5a绕胎圈芯6从轮胎轴方向外侧卷绕到轮胎轴方向内侧。
胎体层4、5的橡胶层r的橡胶的动态弹性模量低，为5MPa以下，由此提高了乘坐舒适度。另外，这里所说的动态弹性模量，是使用粘弹性分光计(东洋精机制作所制)、在温度60℃、初始应变10％、振幅±2％、振动频率20Hz的条件下测定时的动态弹性模量。
在胎面部1的胎体层4、5的外周侧，设有2层带束层8、9，该带束层8、9中，以25°以上且不到35°的角度范围相对于轮胎周方向T倾斜配置的钢丝帘线等加强帘线m埋设在橡胶层u中。带束层8的加强帘线m相对于轮胎周方向T向一个方向倾斜，带束层9的加强帘线m相对于轮胎周方向T向另一个方向倾斜，使带束层8、9的加强帘线m相对于轮胎周方向T的倾斜方向相反、交叉。
在带束层8、9的外周侧，设有有机纤维帘线n在轮胎周方向T上卷绕成螺旋状的带束加强结构体10作为覆盖构件。带束加强结构体10由配置在带束层8、9的轮胎轴方向上的中央区域BC的外周侧的中央加强层10A，和配置在位于中央区域BC的轮胎轴方向两侧的带束层8、9的各端部区域BE的外周侧的端部加强层10B构成。中央加强层10A的有机纤维帘线na由弹性模量为10000MPa以下的有机纤维构成。作为弹性模量为10000MPa以下的有机纤维，优选使用例如尼龙(尼龙66)纤维、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)纤维等。有机纤维帘线na的弹性模量的下限值，从加工时的处理的方面考虑，优选设为1000MPa以上。
端部加强层10B的有机纤维帘线nb由复合帘线构成，该复合帘线是将由弹性模量为10000MPa以下的有机纤维构成的单纤维和由弹性模量比10000MPa以下的有机纤维高的有机纤维构成的单纤维捻合而成的。作为弹性模量为10000MPa以下的有机纤维，优选使用与上述相同的纤维。作为弹性模量高的有机纤维优选使用弹性模量为30000MPa以上的有机纤维。作为弹性模量为30000MPa以上的有机纤维，可以列举芳族聚酰胺纤维、聚烯酮纤维、聚对苯撑苯并噁唑(PBO)纤维、聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)纤维等。从与橡胶的粘接性的方面考虑，优选使用聚烯酮纤维。
复合帘线例如能够这样得到：将向一个方向初捻的由弹性模量为10000MPa以下的有机纤维构成的1根或多根单纤维和向一个方向初捻的1根或多根由弹性模量高的有机纤维构成的单纤维集束，向相反方向(另一个方向)捻合。
在中央加强层10A与端部加强层10B中，如图3所示，使用在1根或多根有机纤维帘线n上覆盖橡胶的带材11。如图4所示，中央加强层10A形成为将带材11从轮胎轴方向的一侧向另一侧在轮胎周方向T上螺旋状卷绕的单层构造。
关于端部加强层10B，将至少1根带材11从轮胎轴方向内侧向轮胎轴方向外侧卷绕成螺旋状而在带束加强结构体端部10e折回，并且从轮胎轴方向外侧向轮胎轴方向内侧卷绕成螺旋状，由此形成与带束层9相邻的第1端部加强层10B1和层叠在其外周侧的第2端部加强层10B2的两层结构，带材11的两端11e、11f从带束加强结构体端部10e向轮胎轴方向内侧离开一段距离。换言之，由覆盖有橡胶的复合帘线构成的有机纤维帘线nb从轮胎轴方向内侧向轮胎轴方向外侧螺旋状卷绕而在带束加强结构体端部10e折回，进而从轮胎轴方向外侧向轮胎轴方向内侧螺旋状卷绕，有机纤维帘线nb的两端从带束加强结构体端部10e向轮胎轴方向内侧离开一段距离。
这样在本发明中，通过将端部加强层10B设为两层结构，能够比以往更有效地抑制产生边缘分离的带束层的端部的外径生长，所以能够提高高速耐久性，另一方面，能够比以往更有效地抑制胎侧部2的振动，所以能够改善轮胎噪音。
而且，使端部加强层10B的有机纤维帘线nb的两端从容易导致应力集中的带束加强结构体端部10e向轮胎轴方向内侧离开一段距离，所以能够抑制端部加强层10B的边缘分离的产生，进一步改善高速耐久性。
在本发明中，作为端部加强层10B的有机纤维帘线nb中使用的复合帘线，优选使用拉伸-张力曲线(伸び-强力曲線，S-S曲线)的拐点为2％以下的复合帘线，由此能够抑制由于硫化工序以及硫化后进行的PCI(二次硫化膨胀(post-cure inflation))工序中的热收缩而使得复合帘线松弛，所以能够更有效地抑制胎侧部2的振动以及带束层端部的外径生长。作为拐点的下限值，从硫化时施加在生胎上的提升(リフト)的观点出发，优选设为1％以上。这样的拐点为2％以下的复合帘线可以通过例如适当调整加捻数(捻り数)、浸渍处理时赋予的张力而得到。
在上述实施方式中，端部加强层10B构成为第1端部加强层10B1与第2端部加强层10B2实质具有相同宽度、并且上下大致完全重合地层叠，但也可以将1根带材连续卷绕成螺旋状，由此如图5A～5D所示，在配置在带束层8、9的至少一方的端部区域BE的外周侧的端部加强层10B，以在轮胎轴方向上部分错开的方式层叠第1端部加强层10B1与第2端部加强层10B2。图5A～5D所示的中央加强层10A两侧的端部加强层10B的第1端部加强层10B1与第2端部加强层10B2实质具有相同宽度。
第1端部加强层10B1与第2端部加强层10B2也可以如图6A～6D所示，设为宽度不同的结构。此时也可以将1根带材连续卷绕成螺旋状，由此在配置在带束层8、9的至少一方的端部区域BE的外周侧的端部加强层10B，以在轮胎轴方向上部分错开的方式层叠第1端部加强层10B1与第2端部加强层10B2。
本发明尤其能够应用于乘用车用的充气轮胎，但并不限定于此。
实施例
将轮胎尺寸均设为205/65R15，分别制作图1所示的结构的本发明轮胎1～3、比较轮胎和以往轮胎作为试验轮胎，其中：本发明轮胎1～3中，配置在带束层的各端部区域的外周侧的带束加强结构体的端部加强层构成为将1根带材卷绕成螺旋状而成为2层构造、并且使带材的两末端从带束加强结构体端部向轮胎轴方向内侧离开一段距离，该带材中8根复合帘线埋设在宽度10mm、厚度1.4mm的未硫化橡胶层中；比较轮胎中，带束加强结构体的端部加强层是将带材的两末端配置在带束加强结构体端部的结构，除此之外具有与本发明轮胎1相同的结构；以往轮胎中，带束加强结构体的端部加强层将与上述相同1根带材卷绕成螺旋状而设为单层构造，除此之外具有与本发明轮胎1相同的结构。
在各试验轮胎中，带束加强结构体的宽度为120mm，在带束加强结构体的中央加强层的有机纤维帘线中使用尼龙66。在本发明轮胎1、2、比较轮胎和以往轮胎中，在端部加强层的复合帘线中使用芳族聚酰胺纤维(1670dtex)与尼龙66(1400dtex)的复合帘线[(1670dtex，1400dtex)/2]。在本发明轮胎3中，在端部加强层的复合帘线中使用聚烯酮纤维(1670dtex)与尼龙66(1400dtex)的复合帘线[(1670dtex，1400dtex)/2]。各试验轮胎的复合帘线的拐点如表1所示。
在本发明轮胎1～3以及比较轮胎中，第1端部加强层的宽度为30mm，第2端部加强层的宽度为20mm。以往轮胎的端部加强层的宽度为30mm。另外，在各试验轮胎中，在胎体层的加强帘线中使用聚酯帘线(1670dtex/2)，覆盖加强帘线的橡胶的动态弹性模量为4.5MPa。
将各试验轮胎安装在JATMA规定的标准轮辋上，将空气压力设为240kPa，通过下面所示的试验方法，进行高速耐久性与噪音性能的评价试验，得到表1所示的结果。
高速耐久性
将各试验轮胎安装在具有表面平滑并且直径为1707mm的钢制转鼓的试验机上，将周围温度控制为38±3℃，使各试验轮胎以81km/h的速度在转鼓上行驶2小时，接下来将速度上升到120km/h使其行驶20分钟，然后每20分钟将速度上升10km/h，测定试验轮胎产生故障的速度。通过将以往轮胎设为100的指数值表示该评价结果。该值越大，高速耐久性越优异。
噪音性能
将各试验轮胎安装在排气量2500cc的乘用车上，由试驾员对在试验道路上进行实际行驶时的车内噪音进行感官评价。通过将以往轮胎设为3分的5分法表示该评价结果。该值越大，噪音越低，噪音性能越优异。
表1
以往轮胎 比较轮胎 本发明轮胎1 本发明轮胎2 本发明轮胎3
拐点(％)     3     3     3     1.8     3
高速耐久性     100     100     120     125     125
噪音性能     3     3.2     3.2     3.5     3.2
从表1可知，本发明轮胎能够比以往轮胎改善了高速耐久性以及噪音性能。
具有上述的优异的效果的本发明尤其能够应用在使用于乘用车的充气轮胎。

Claims (4)

1.一种充气轮胎，在胎面部的胎体层外周侧配置带束层，在该带束层的外周侧设置有机纤维帘线沿轮胎周方向呈螺旋状卷绕的带束加强结构体，该带束加强结构体由配置在所述带束层的中央区域的外周侧的中央加强层、和配置在位于该中央区域的轮胎轴方向两侧的所述带束层的各端部区域的外周侧的端部加强层构成，所述中央加强层的有机纤维帘线由弹性模量为10000MPa以下的有机纤维构成，所述端部加强层的有机纤维帘线由复合帘线构成，该复合帘线是将由弹性模量为10000MPa以下的有机纤维构成的单纤维和由弹性模量比该有机纤维高的有机纤维构成的单纤维捻合而成的，其中：
所述端部加强层，是所述复合帘线从轮胎轴方向内侧向轮胎轴方向外侧呈螺旋状卷绕、在带束加强结构体端部折回，并且从轮胎轴方向外侧向轮胎轴方向内侧呈螺旋状卷绕，所述复合帘线的两端朝向轮胎轴方向内侧离开带束加强结构体端部的两层结构；
所述端部加强层由与所述带束层相邻的第1端部加强层和层叠在该第1端部加强层的外周侧的第2端部加强层构成，所述第1端部加强层与第2端部加强层的宽度不同，配置在所述带束层的至少一个端部区域的外周侧的端部加强层的第1端部加强层和第2端部加强层在轮胎轴方向上局部错开地层叠；
在所述复合帘线中，拉伸-张力曲线的拐点为2％以下；
所述拐点的下限值为1％。
2.如权利要求1所述的充气轮胎，其中：弹性模量高的所述有机纤维的弹性模量为30000MPa以上。
3.如权利要求2所述的充气轮胎，其中：弹性模量高的所述有机纤维为聚烯酮纤维。
4.如权利要求1至3中的任意一项所述的充气轮胎，其中：所述胎体层构成为在橡胶层中以在轮胎周方向上按预定的间隔排列的方式埋设在轮胎径方向上延伸的加强帘线，该橡胶层的橡胶的动态弹性模量为5MPa以下。
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