CN101873939B - 用于摩托车越野赛的充气轮胎 - Google Patents

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Abstract

为了抑制胎肩部分在跳起进而着陆时的变形并且提高着陆后的加速度，提供一种用于摩托车越野赛的充气轮胎，其包括一对橡胶补强层(10)，该橡胶补强层在轮胎的周向方向上延伸同时粘合到位于轮胎赤道线两侧的胎肩区域(Sh)并粘合到内衬层橡胶(9)的内表面(9i)。橡胶补强层(10)的横截面呈厚度从具有1.0至3.5mm的最大厚度(Wm)的最大厚壁部分(10m)朝向轮胎的径向外侧和内侧逐渐减小的大致新月形，并且，橡胶补强层(10)的复弹性模量(E＊)为10至80Mpa。

Description

用于摩托车越野赛的充气轮胎
技术领域
本发明涉及一种用于摩托车越野赛的充气轮胎，其能够在不劣化驾驶稳定性的情况下提高在跳起进而着陆之后的加速度。
背景技术
安装在摩托车越野赛摩托车上的用于摩托车越野赛的充气轮胎是在例如较差道路上的高速驾驶、频繁跳起进而着陆等恶劣条件下使用。在跳起进而着陆时，轮胎会经受大约车辆重量的2至3倍的力。例如，图4示出了用于摩托车越野赛的传统充气轮胎在跳起进而着陆后之后的横截面图。如图4所示，轮胎a较大弯曲使得胎面部分b的胎肩区域c会在跳起进而着陆时接触地面。在这种轮胎中，当直线行进时，上述胎肩区域c不接触道路表面。
这样在设置在胎肩区域c的内侧上的内衬层橡胶d中产生了较大的压缩应变。胎肩区域c中的这种较大应变的恢复花费时间，并且摩托车越野赛摩托车在恢复期间无法充分加速。因此，为了缩短圈速(laptime)，在这种着陆之后需要提高加速度。
为了抑制在跳起进而着陆之后的胎肩区域中的较大弯曲变形，可以使用高硬度橡胶用于胎面橡胶。然而，在基本上平坦的越野道路行驶时，这种轮胎的胎面部分无法柔性地追从道路表面的凹凸。于是，存在驾驶稳定性劣化的问题，使得轮胎易于突然跳起。
下面是作为与用于摩托车越野赛的充气轮胎相关的传统现有技术文献的专利文献1：
专利文献1：日本未审查专利申请公开No.H2-225102。
发明内容
本发明要解决的问题
考虑到上述情况，本发明的目的是提供一种用于摩托车越野赛的充气轮胎，其能够在不劣化驾驶稳定性的情况下在跳起进而着陆之后提高加速度，本发明分别基于包括一对橡胶补强层——其能够在轮胎赤道线两侧的胎肩区域中设置在内衬层橡胶的内表面上并在轮胎的周向方向上延伸——以及基于将橡胶补强层的厚度和复弹性模量限制在某特定的范围内。
用于解决问题的手段
本发明涉及一种用于摩托车越野赛的充气轮胎，其包括：环面状的胎体，所述胎体从胎面部分经过胎侧部分延伸到胎圈部分；以及内衬层橡胶，所述内衬层橡胶设置在该胎体的内侧，其特征在于，所述充气轮胎包括一对橡胶补强层，所述一对橡胶补强层在轮胎赤道线两侧的胎肩区域中附连到上述内衬层橡胶的内表面并在轮胎的周向方向上延伸；所述橡胶补强层的横截面呈厚度从具有1.0mm至3.5mm的最大厚度Wm的最大厚壁部分向轮胎的径向方向上的外侧和内侧逐渐减小的大致新月形；并且上述橡胶补强层具有10至80MPa的复弹性模量E*。
本说明书中，轮胎的每个部分的尺寸是在标准状态下——也就是说，在安装在标准轮辋上、充气到标准压力并且不施加负载的轮胎的标准状态下——规定的值，除非另外指出。
此处，“标准轮辋”是由包括轮胎所基于的标准的标准针对每个轮胎限定的轮辋，并且标准轮辋是在JATMA(日本汽车轮胎制造商协会)情况下的标准轮辋，在TRA(美国轮胎轮辋协会)情况下的“设计轮辋(Design Rim)”，以及在ETRTO(欧洲轮胎轮辋技术组织)情况下的“测量轮辋(Measuring Rim)”。另外，“标准内压”意指由标准针对每个轮胎限定的气压。“标准内压”是JATMA中的最大气压，在TRA情况下的“不同冷充气压力下的轮胎负载极限(Tire Load Limits at VariousCold Inflation Pressures)”表中给出的最大值，以及在ETRTO情况下的“充气压力(Inflation Pressure)”。然而，在关于上述定义没有标准的情况下，采用轮胎制造商或生产者建议的值。
本发明的效果
根据本发明的用于摩托车越野赛的充气轮胎包括一对橡胶补强层，所述橡胶补强层在胎肩区域中设置在内衬层橡胶的内表面上并在轮胎的周向方向上延伸。该橡胶补强层有效地防止了胎肩区域的内侧上的压缩应变并提高了胎肩区域的弯曲刚性。由于其弹性，该橡胶补强层能够快速恢复胎肩区域中的应变。这在本发明的充气轮胎上产生了协同效应，从而提高了在跳起进而着陆之后的加速度。并且，上述橡胶补强层的厚度和复弹性模量分别限制在某特定的范围内，由此防止在包括胎肩区域的胎面部分中的弯曲刚性过度增大。因此，可以保持路面追从性，并且可以防止驾驶稳定性劣化。
附图说明
图1是根据本实施方式的用于摩托车越野赛的充气轮胎的横截面图。
图2是其局部放大图。
图3是示出在跳起进而着陆时的状态的示例的横截面图。
图4是示出在用于摩托车越野赛的传统充气轮胎跳起进而着陆时的示例的横截面图。
附图标记列表
1用于摩托车越野赛的充气轮胎
2胎面部分
3胎侧部分
4胎圈部分
5胎圈芯
6胎体
9内衬层橡胶
9i内衬层橡胶的内表面
10橡胶补强层
10m最大厚壁部分
10o薄壁外端部部分
10i薄壁内端部部分
Sh胎肩区域
Wm橡胶补强层的最大厚度
具体实施方式
现在将基于附图在下文中描述本发明的实施方式。
分别地，图1示出了根据本发明该实施方式的处于标准状态的用于摩托车越野赛的充气轮胎1(下文中有时称作“充气轮胎”)的横截面图，以及图2是其局部放大图。用于摩托车越野赛的充气轮胎限定为：在例如越野山区和斜坡的特定跑道上驾驶摩托车的摩托车越野赛比赛中使用的充气轮胎。
本发明的充气轮胎1包括：胎面部分2；一对胎侧部分3，其从胎面部分的两个端部部分在轮胎的径向方向上向内延伸；胎圈部分4，其设置相应胎侧部分3的在轮胎径向方向上的内端部上并安装在图中未示出的轮辋上。充气轮胎1是无内胎轮胎，并包括：环面状的胎体6，其从上述胎面部分2经过胎侧部分3延伸到胎圈部分4；以及内衬层橡胶9，其设置在该胎体6的内侧。
上述胎面部分2具有如用于两轮车辆的轮胎的一般形状，从而胎面部分以具有相对较小曲率半径的凸圆弧朝向轮胎径向方向上的外侧弯曲，并且胎面端部2e、2e是在轮胎的轴向方向上的最外侧。胎面部分2相对稀疏地设有多个花纹块12。花纹块12的这种布置总体上有助于提高每个花纹块12的接地压力，有助于增加花纹块刺入软的沙地道路或泥地道路的道路表面中的量，并有助于发挥较高的驾驶性能。并且，由于稀疏设置花纹块的布置，因此在花纹块12、12之间形成具有较大面积的胎面底部表面11，并且可以防止泥堵塞在花纹块12、12之间。
另外，上述花纹块12优选地设有10至70％的海陆比。上述海陆比表示为胎面部分2的陆地面积S1与海洋面积Ss的百分比，也就是说表示为比率(S1/Ss)的百分比。上述陆地面积S1是所有花纹块12的接地面积的总和。海洋面积Ss是除了上述陆地面积之外的胎面面积；具体地，是通过从有效胎面表面(Tw×CL)——胎面展开宽度TW和轮胎赤道线上的胎面周向长度CL(轮胎的最外直径处的周向长度)的乘积——减去上述陆地面积而获得。胎面展开宽度TW是经过花纹块12的接地表面将胎面端部2e、2e之间光滑地连接在一起的弧形曲线的长度，如图1所示。
上述胎体6包括至少一个胎体帘布层，在本实施方式中为在轮胎的径向方向上内外重叠的两个胎体帘布层6A和6B，该胎体帘布层具有：主体部分6a，其从胎面部分2经过胎侧部分3延伸到胎圈部分4中的胎圈芯5；以及反包部分6b，其在轮胎的轴向方向上从内向外绕胎圈芯5反包。优选地，内胎体帘布层6A的反包部分6b的外端部的高度不同于外胎体帘布层6B的反包部分的外端部的高度，从而减小外端部周围的应变。
本实施方式的胎体6具有斜交结构。也就是说，例如胎体帘布层6A和6B中的每一个的胎体帘线以相对于轮胎赤道线C成30至50度的角度设置并且彼此交叉。然而，应当指出，胎体6可具有子午线结构。对于上述胎体帘线，不作为限制，例如优选地使用诸如尼龙、人造纤维、聚脂、芳族聚酰胺等的有机纤维。另外，为了提高胎圈部分4的弯曲刚度，设置胎圈三角胶8，胎圈三角胶在横截面中具有大致三角形形状并在胎体帘布层的主体部分6a与反包部分6b之间从胎圈芯5在轮胎的径向方向上向外延伸。
例如，上述内衬层橡胶9由诸如丁基橡胶、卤化丁基橡胶等的低透气性的橡胶构件制成。并且，例如，在胎趾4T、4T之间的环面状延伸的胎腔i的全部部分中设置本实施方式的上述内衬层橡胶9，所述胎趾是胎圈部分4的尖端。
在本实施方式的充气轮胎1中，一对橡胶补强层10在轮胎赤道线线C两侧的胎肩区域Sh中附连到上述内衬层橡胶9的内表面9i并在轮胎的周向方向上延伸。
将在胎面端部2e处的轮胎法线N1与轮胎法线N2之间的区域确定为上述胎肩区域Sh。轮胎法线N2是在从上述胎面端部2e沿着上述弧形曲线TL相距胎面展开宽度TW的三分之一的位置处。并且，该橡胶补强层10至少部分地包括在上述胎肩区域Sh中。本实施方式的橡胶补强层10以轮胎赤道线C为中心以对称的方式形成。
如图2所示，该橡胶补强层10的横截面呈厚度从具有1.0至3.5mm的最大厚度Wm的最大厚壁部分10m向轮胎的径向上的外侧和内侧逐渐减小的大致新月形；并且该橡胶补强层具有10至80MPa的复弹性模量E*。橡胶补强层10的厚度是在内衬层橡胶的内表面9i的法线方向上测得。
传统的充气轮胎在胎肩区域Sh中包括薄的内衬层橡胶9和胎体帘线，但是帘线材料具有极小的抗压刚度。于是，在传统的充气轮胎中，在跳起进而着陆时，在胎肩区域Sh中产生较大的压缩变形，并且这导致着陆后加速度的减小。
然而，本实施方式的充气轮胎1由于将上述橡胶补强层10附连到胎肩区域Sh中的内衬层橡胶9的内表面9i上，所以这能够有效地减小在胎肩区域Sh的内衬层橡胶9侧的压缩应变，并且其弯曲变形可抑制到较小程度。并且，胎肩区域Sh的应变可以通过橡胶补强层10的弹性而快速恢复。这在本实施方式的充气轮胎1上对跳起进而着陆之后的加速度产生了协同效应。
在橡胶补强层10中，最大厚度Wm和复弹性模量E*分别限制在某特定的范围内，从而可以防止胎面部分2的刚性过分下降。因此，在平坦的越野道路行驶时，胎面部分2能够柔性地追从道路表面的凹凸，由此不会降低驾驶稳定性。以此方式，本实施方式的充气轮胎1有利于在摩托车越野赛比赛中缩短圈速。
现在，当橡胶补强层10的最大厚度Wm小于1.0mm时，或者当复弹性模量E*小于10MPa时，在跳起进而着陆时无法有效地抑制胎肩区域Sh的应变。然而，当上述最大厚度Wm大于3.5mm时，或者当复弹性模量E*大于80MPa时，胎肩区域Sh的刚性极高，从而使路面追从性劣化。从这个观点来看，橡胶补强层10的最大厚度Wm的下限优选地不小于1.5mm，其上限优选地不大于3.0mm。类似地，橡胶补强层10的复弹性模量E*的下限优选地不小于20MPa，并且其上限不大于70MPa。
此时，在本说明书中，在30摄氏度的测量温度、10Hz的频率、10％的初张力和±2％的动态应变的情况下，利用IWAMOTOSEISAKUSHO：KK(岩本制作所)制造的“VES F-3 model”粘弹性分光计测量橡胶的复弹性模量E*。
本实施方式的橡胶补强层10从最大厚壁部分10m在轮胎的径向方向上向外和向内逐渐减小厚度，并且厚度在其每个端部部分10e处变为零。包括这种橡胶补强层10端部部分10e的端部部分过薄，而无法对胎肩区域Sh发挥大的补强效果。从发明人的各种试验中发现，在橡胶补强层10中，最多是具有不小于橡胶补强层10的最大厚度Wm的三分之一厚度的部分会在补强中发挥有益效果。
因此，在胎肩区域Sh中有效补强的不是设定在上述端部部分10e的位置，而是分别在某特定范围内的薄壁外端部部分10o和薄壁内端部部分10i的位置，在薄壁外端部部分10o和薄壁内端部部分10i中，宽度W1是在橡胶补强层10的最大厚壁部分10m的径向外侧和内侧上的最大厚度Wm的三分之一。
具体地，在薄壁外端部部分10o与轮胎赤道面(包括轮胎赤道线C的平面)之间的沿着内衬层橡胶的内表面9i的长度L1优选地不小于在轮胎赤道线面CP与胎趾4T之间的沿着内衬层橡胶的内表面9i的胎腔半长L0的0.10倍，并且不大于0.34倍。
如果上述长度L1小于胎腔半长L0的0.10倍，则橡胶补强层10延伸靠近轮胎赤道线C；因此，由于当在平坦的越野道路行驶时对道路表面凹凸的追从性劣化，因此可能导致驾驶稳定性下降。然而，上述长度L1超过胎腔半长L0的0.34倍，橡胶补强层10无法充分补强胎肩区域Sh，并且无法充分抑制跳起进而着陆时的应变。从这种观点来看，上述长度L1的下限优选地不小于胎腔半长L0的0.12倍，并且其上限优选地不大于胎腔半长L0的0.32倍。
在薄壁内端部部分10i与胎趾4T之间的沿着内衬层橡胶的内表面9i的长度L3优选地不小于胎腔半长L0的0.10倍，并且不大于0.50倍。如果上述长度L3小于胎腔半长L0的0.10倍，则橡胶补强层10延伸靠近胎趾4T；因此，可能导致胎侧部分3的刚性极高，并且路面追从性劣化。如果上述长度L3超过胎腔半长L0的0.50倍，则可能导致胎肩区域Sh上的补强效果劣化，并且无法充分抑制跳起进而着陆时的应变。基于该观点，上述长度L3的下限优选地不小于胎腔半长L0的0.15倍，并且上限优选地不大于胎腔半长L0的0.45倍。
另外，橡胶补强层的在薄壁外端部部分10o与薄壁内端部部分10i之间的沿着内衬层橡胶的内表面的长度L2不小于上述胎腔半长L0的0.25倍并且不大于上述胎腔半长L0的0.67倍。如果橡胶补强层的上述长度L2小于胎腔半长L0的0.25倍，则胎肩区域Sh上的补强效果易于下降；而如果其超过胎腔半长L0的0.67倍，则可能导致路面追从性劣化。从立体图中看，橡胶补强层的上述长度L2的下限更优选地不小于胎腔半长L0的0.30倍，并且其上限更优选地不大于胎腔半长L0的0.55倍。
在上文中，描述了本发明的特别优选的实施方式，但是应当理解，在不局限于附图的实施方式中所示的情况下可以作出各种变化。
实施方式
制造尺寸120/80-19的用于摩托车越野赛的多种测试充气轮胎并测试性能，每个充气轮胎具有图1中所示的基本结构和表1中所示的技术规格。在比较例和实施例中，橡胶补强层的期望组成物相同。测试方法如下。
<竖向弹性>
将每个测试轮胎安装在标准轮辋(19×WM2.15)上、充气至内压(80kPa)并竖向加载(2kN)，并且使测试轮胎的胎面部分接触平坦表面。测量竖向偏转的量，并且通过用竖向偏转除以上述负载(2kN)计算竖向弹性常数。结果以基于比较例1的结果为100的竖向弹性常数的指数表示。指数越大，则竖向弹性常数越大。
<野外特性>
将上述轮胎和轮辋的组件附装到用于摩托车越野赛的450cc摩托车的后轮，并且摩托车在摩托车越野赛跑道上行进。测试驾驶员从感觉上评估在跳起进而着陆之后的加速度以及在平坦越野道路行驶时的路面追从性。结果以基于比较例1的结果为100的评定数表示。该值越高，则野外性能越好。
[表1]
测试结果证实，根据实施例的轮胎在不使路面追从性劣化的情况下具有在跳起进而着陆之后明显提高的加速度。

Claims (4)

1.一种用于摩托车越野赛的充气轮胎，包括
胎面部分，所述胎面部分以具有相对较小曲率半径的凸圆弧朝向轮胎径向方向上的外侧弯曲，胎面端部定位在所述轮胎的轴向方向上的最外侧，并且所述胎面部分具有相对稀疏的多个花纹块，所述花纹块带有10％至70％的海陆比，
环面状的胎体，所述胎体从胎面部分经过胎侧部分延伸到胎圈部分，以及
内衬层橡胶，所述内衬层橡胶设置在所述胎体的内侧，
其特征在于，
所述充气轮胎包括一对橡胶补强层，所述一对橡胶补强层在轮胎赤道线两侧的胎肩区域中附连到所述内衬层橡胶的内表面并在轮胎的周向方向上延伸；
所述橡胶补强层的横截面呈厚度从具有1.0mm至3.5mm的最大厚度Wm的最大厚壁部分向轮胎的径向方向上的外侧和内侧逐渐减小的大致新月形；并且
所述橡胶补强层具有10MPa至80MPa的复弹性模量E*。
2.如权利要求1所述的用于摩托车越野赛的充气轮胎，其中，
所述橡胶补强层包括薄壁外端部部分，所述薄壁外端部部分具有所述最大厚度Wm的三分之一的厚度并且与所述最大厚壁部分相比更位于轮胎径向方向的外侧；并且
在所述薄壁外端部部分与轮胎赤道面之间的沿着所述内衬层橡胶的内表面的长度L1是在轮胎赤道面与胎趾之间的沿着所述内衬层橡胶的内表面的胎腔半长L0的0.10至0.34倍。
3.如权利要求1或2所述的用于摩托车越野赛的充气轮胎，其中，
所述橡胶补强层具有薄壁内端部部分，所述薄壁内端部部分具有所述最大厚度Wm的三分之一的厚度并且与所述最大厚壁部分相比更位于轮胎径向方向的内侧；并且
在所述薄壁内端部部分与胎趾之间的沿着所述内衬层橡胶的内表面的长度L3是在轮胎赤道面与胎趾之间的沿着所述内衬层橡胶的内表面的胎腔半长L0的0.10至0.50倍。
4.如权利要求1所述的用于摩托车越野赛的充气轮胎，其中，
所述橡胶补强层具有薄壁外端部部分和薄壁内端部部分，所述薄壁外端部部分和薄壁内端部部分均具有所述最大厚度Wm的三分之一的厚度并且与所述最大厚壁部分相比分别更位于轮胎径向方向的外侧和内侧；并且
橡胶补强层的在所述薄壁外端部部分与所述薄壁内端部部分之间的沿着所述内衬层橡胶的内表面的长度L2是在轮胎赤道面与胎趾之间的沿着所述内衬层橡胶的内表面的胎腔半长L0的0.25至0.67倍。
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