CN102224025B - 轮胎 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种胎圈部的耐久性被提高的轮胎。具体地，本发明提供一种轮胎，该轮胎具有：至少一层胎体，其包括横跨一对胎圈芯以环状延伸的胎体主体以及与胎体主体连续并在轮胎宽度方向上从内侧向外侧缠绕各胎圈芯的胎体卷起部；至少两层织物胎圈包布，其相对于胎圈芯被布置于胎体的轮胎径向内表面；以及至少一层钢丝胎圈包布，该轮胎的特征在于：在轮胎组装有TRA所规定的“设计轮辋”并且被充气到内压为50kPa的状态中，假设轮辋的凸缘曲率的中心为P以及织物胎圈包布的覆盖胎体主体的部分在轮胎径向上的最外端为A，则由经过P并与轮胎转动轴线平行的直线与连接P和A的连接线所形成的角度θ在20°≤θ≤60°的范围中。

Description

轮胎
技术领域
本发明涉及一种轮胎，特别涉及一种胎圈部的耐久性被提高的轮胎。
背景技术
近年来，由于提高了胎面的耐磨损性等，轮胎在被处置为废品之前的产品寿命被显著地延长。为了适应上述轮胎的被延长的产品寿命，传统的轮胎已采取措施用于解决诸如轮胎的胎体卷起部(turn-up portion)的宽度方向上的外侧的轮胎胎圈部处的分离、钢丝胎圈包布(wire chafer)的覆盖胎体主体的部分的轮胎径向上的最外端处的分离等问题。然而，已经发现，上述传统的轮胎还经受如下的问题：在轮胎产品寿命的后半阶段，在织物胎圈包布(textile chafer)的覆盖胎体主体的部分的轮胎径向上的最外端处发生胎圈部的故障。
考虑到上述问题，需要如下的轮胎：在维持抵抗轮胎的胎体卷起部的宽度方向上的外侧的胎圈部处的分离以及抵抗钢丝胎圈包布的覆盖胎体主体的部分的轮胎径向上的最外端处的分离的耐久性的状态下，通过抑制在织物胎圈包布的覆盖胎体主体的部分的轮胎径向上的最外端处所发生的胎圈部的故障，来提高轮胎的胎圈部的耐久性。为了满足上述这种要求，日本特开2002-219912号公报和日本特开2008-143291号公报公开了用于提高抵抗轮胎的胎体卷起部的外侧的分离以及抵抗钢丝胎圈包布的覆盖胎体主体的部分的轮胎径向上的最外端处的分离的耐久性的技术。然而，日本特开2002-219912号公报和日本特开2008-143291号公报都不能在织物胎圈包布的覆盖胎体主体的部分的轮胎径向上的最外端处提供足够的耐久性。
发明内容
发明要解决的问题
考虑到上述事实，本发明的目的是提供一种胎圈部的耐久性被提高的轮胎。
用于解决问题的方案
作为对从织物胎圈包布的覆盖胎体主体的部分的轮胎径向上的最外端开始的胎圈部故障的机理的详细研究的结果，本发明的发明人已经发现，i)在织物胎圈包布的扩张率(expansionrate)比较大的情况中，织物胎圈包布在轮胎硫化过程中收缩，并且，由于织物胎圈包布的收缩，在织物胎圈包布的覆盖胎体主体的部分的轮胎径向上的最外端处的内衬层中产生褶皱(crease)；ii)随后，以上述褶皱为起点产生裂纹，并且由于透过上述裂纹而传输的氧气，胎体帘布层的涂覆橡胶劣化；iii)在轮胎的产品寿命的后半阶段，涂覆橡胶沿着胎体的帘布层帘线剥离，从而导致胎圈部的故障。换句话说，已揭示：通过在制造过程中抑制轮胎的织物胎圈包布的扩张率，可防止如上所述的这种胎圈部的故障的发生。作为为了实现上述目而鉴于上述发现进一步研究的结果，本发明的发明人还发现，通过在轮胎的制造过程中抑制织物胎圈包布的扩张率以及以如下方式制造轮胎：假设轮辋的凸缘曲率(半径为r)的中心为P以及织物胎圈包布的覆盖胎体主体的部分的轮胎径向上的最外端为A，则由经过P并与轮胎转动轴线平行的直线与连接P和A的连接线所形成的角度θ在预定条件下处于预定范围中，可以提供一种胎圈部的耐久性被提高并且产品寿命被延长的轮胎，由此，完成了本发明。
具体地，本发明的主要结构如下。
(1)一种轮胎，所述轮胎具有：至少一层胎体，其包括横跨一对胎圈芯以环状延伸的胎体主体以及在轮胎宽度方向上从内侧向外侧缠绕各胎圈芯并沿轮胎径向延伸的胎体卷起部；至少两层织物胎圈包布，其从所述胎体主体向所述胎体卷起部延伸以覆盖所述胎体；以及至少一层钢丝胎圈包布，所述轮胎的特征在于：在所述轮胎组装有TRA(美国轮胎-轮辋协会)所规定的“设计轮辋”并且被充气到内压为50kPa的状态中，假设轮辋的凸缘曲率的中心为P以及所述织物胎圈包布的覆盖所述胎体主体的部分的轮胎径向上的最外端为A，则由经过P并与轮胎转动轴线平行的直线与连接P和A的连接线所形成的角度θ在20°≤θ≤60°的范围中。
(2)根据上述(1)的轮胎，其中，所述织物胎圈包布的帘线在该织物胎圈包布的层间相交，并且由帘线与在该帘线上的点处与所述轮胎的外周的同心圆相切的直线所形成的角度α在20°≤α≤70°的范围中(在所述点处圆与帘线交叉)。
(3)根据上述(1)或(2)的轮胎，其中，假设：所述角度θ在20°≤θ≤30°的范围中；轮胎截面高度为SH，轮辋半径为R，所述设计轮辋的轮辋凸缘高度为Hf；轮胎外侧面的如下位置为P1：该位置与所述轮胎转动轴线之间在轮胎径向上的距离为R+1.18×Hf，所述轮胎外侧面的如下位置为P2：该位置与所述轮胎转动轴线之间在轮胎径向上的距离为R+0.81×Hf；从P1垂直于所述胎体主体所绘制的第一法线与所述胎体卷起部的交点为T1，从P2垂直于所述胎体主体所绘制的第二法线与所述胎体卷起部的交点为T2；所述第一法线与所述胎体主体的交点为M1，所述第二法线与所述胎体主体的交点为M2；以及P1与T1之间的距离为W1pt，T1与M1之间的距离为W1tm，P2与T2之间的距离为W2pt，T2与M2之间的距离为W2tm，则这些参数满足式(I)至(IV)：
0.053×SH＜W1pt＜0.068×SH        ...(I)
0.017×SH＜W1tm＜0.032×SH        ...(II)
0.028×SH＜W2tm＜0.043×SH        ...(III)
0.010×SH＜W1pt-W2pt＜0.030×SH   ...(IV)。
(4)一种轮胎的制造方法，所述轮胎是上述(1)至(3)中的任一项所述的轮胎，所述制造方法的特征在于，假设在轮胎成型处理之后，以所述织物胎圈包布的覆盖所述胎体主体的部分的径向最外端与轮胎轴线S之间在轮胎径向上的距离为半径、以从该最外端垂直于所述轮胎轴线所绘制的法线与所述轮胎轴线的交点为圆心的圆的周长为L；并且，假设在轮胎硫化处理之后，以所述织物胎圈包布的覆盖所述胎体主体的部分的径向最外端与所述轮胎轴线S之间在轮胎径向上的距离为半径、以从该最外端垂直于所述轮胎轴线所绘制的法线与所述轮胎轴线的交点为圆心的圆的周长为M，则从所述轮胎成型处理到最终阶段的期间所述织物胎圈包布的扩张率在100％至110％的范围中，其中，所述扩张率为M/L×100％。
发明的效果
根据本发明，假设轮辋的凸缘曲率(半径为r)的中心为P以及织物胎圈包布的覆盖胎体主体的部分在轮胎径向上的最外端为A，则通过将由经过P并与轮胎转动轴线平行的直线与连接P和A的连接线所形成的角度θ设定在20°≤θ≤60°的范围中，抑制了织物胎圈包布的覆盖胎体主体的部分的轮胎径向上的最外端处的胎圈部的故障，并且可以提供一种无需在胎圈部中增加任何新构件就能提高胎圈部的耐久性并且延长产品寿命的轮胎。
附图说明
图1是根据本发明的轮胎的一个示例的局部截面图。
图2是根据本发明的轮胎的另一示例的局部截面图。
图3是根据本发明的轮胎的另一示例的说明图。
图4是根据本发明的轮胎的另一示例的局部截面图。
具体实施方式
下文中将参考附图详细说明本发明。图1是根据本发明的轮胎的一个示例的局部截面图。图2是根据本发明的轮胎的另一示例的局部截面图。图3是根据本发明的轮胎的另一示例的说明图。图4是根据本发明的轮胎的另一示例的局部截面图。
在图1所示的根据本发明的轮胎的一个示例中，轮胎具有：至少一层胎体，其包括横跨一对胎圈芯1以环状延伸的胎体主体2以及与胎体主体2连续并且在轮胎宽度方向上从内侧向外侧缠绕各胎圈芯以沿轮胎径向延伸的胎体卷起部3；至少两层织物胎圈包布4，其相对于胎圈芯1被布置于胎体的轮胎径向内表面；以及至少一层钢丝胎圈包布5。
非常重要的是，本发明的轮胎被设计成使得：在轮胎组装有TRA(美国轮胎和轮辋协会(The Tire and Rim Association，Inc.，))所规定的“设计轮辋(design rim)”并且被充气到内压为50kPa的状态中，如图1所示，假设轮辋的凸缘曲率(半径为r)的中心为P以及织物胎圈包布的覆盖胎体主体的部分在轮胎径向上的最外端为A，则由经过P并与轮胎转动轴线平行的直线与连接P和A的连接线所形成的角度θ被设定在20°≤θ≤60°的范围中。在传统的轮胎中，θ大致为66°，在这种传统情况中，在织物胎圈包布的覆盖胎体主体的部分的轮胎径向上的最外端处的内衬层中会发生褶皱。在本发明的轮胎中，由于角度θ被设定为不大于60°，所以几乎不产生如传统情况中的这种褶皱。在角度θ小于20°的情况中，被织物胎圈包布保护的钢丝胎圈包布的覆盖胎体主体的部分在轮胎径向上的最外端被定位得太低，从而，如日本特开2002-219912号公报所公开的那样，降低了对轮胎朝向凸缘的背面塌陷的抑制效果，并且过度地减小了胎体卷起部在轮胎宽度方向上的外侧的耐久性。在本实施方式中，在角度θ位于20°≤θ≤30°的范围的情况中，如以上(3)的式(I)至(IV)所规定的那样，优选地，采用具有良好的胎圈部塌陷抑制效果的胎圈部的封装线(case line)，以由相邻的钢丝胎圈包布补偿塌陷抑制效果的降低。
在本实施方式中，织物胎圈包布4和钢丝胎圈包布5的朝向胎体卷起部延伸的下部位置并不受特别限制。此外，只要织物胎圈包布由至少两层构成，则织物胎圈包布的层数也不受特别限制。
在本实施方式中，轮辋的凸缘曲率的中心P表示轮辋的凸缘的后端部处的曲率中心。
织物胎圈包布4由平行布置的纤维帘线和涂覆在纤维帘线上的橡胶构成。钢丝胎圈包布5由平行布置的钢丝帘线和涂覆在钢丝帘线上的橡胶构成。优选地，本发明的轮胎被设计成使得：如图3所示，一层织物胎圈包布的帘线在与另一层织物胎圈包布的帘线相交的方向上延伸，并且帘线Tc与在该帘线上的点D处与轮胎的外周的同心圆(该圆在点D处与帘线交叉))相切的直线Ts所形成的角度α在20°≤α≤70°的范围中。在本实施方式中，在织物胎圈包布中的角度α超过70°的情况中，尽管抑制了织物胎圈包布在硫化处理过程中的收缩，但是，一层织物胎圈包布的纤维帘线与另一层织物胎圈包布的纤维帘线相交不能充分地有助于增大刚性。在角度α小于20°的情况中，在轮胎制造过程中，不能获得足够的织物胎圈包布的扩张率的抑制效果。
在角度θ处于20°≤θ≤60°的范围的情况中，在从轮胎成型处理到最终阶段期间，织物胎圈包布的扩张率(M/L×100％)总体上被抑制到110％以下，从而几乎不发生褶皱。然而，如果采用相同的角度θ，取决于制造条件，扩张率可能会产生轻微差异。鉴于此，为了可靠地防止在胎圈部中发生故障，优选地，根据本发明的轮胎的制造方法包括：如图2所示，假设在轮胎成型处理之后，以织物胎圈包布的径向最外端A0与轮胎轴线S之间在轮胎径向上的距离为半径、以从所述最外端A0垂直于轮胎轴线S所绘制的法线与轮胎轴线S的交点为圆心的圆的周长为L，并且，假设在轮胎硫化处理之后，以织物胎圈包布的径向最外端A与轮胎轴线S之间在轮胎径向上的距离为半径、以从所述最外端A垂直于轮胎轴线S所绘制的法线与轮胎轴线S的交点为圆心的圆的周长为M，则从轮胎成型处理到后硫化(最终状态)期间织物胎圈包布的周长的扩张率(M/L×100％)在100％至110％的范围中。
在本发明的轮胎中，将织物胎圈包布的扩张率设定在上述范围中的方法并不受特别限制，该方法的示例包括选择用于织物胎圈包布的适当构件。
此外，优选地，本发明的轮胎被设计成使得：如图1至图4所示，假设：轮胎截面高度为SH，轮辋半径为R，设计轮辋的轮辋凸缘高度为Hf；轮胎外侧面的如下位置为P1，该位置与轮胎转动轴线之间在轮胎径向上的距离为(R+1.18×Hf)，轮胎外侧面的如下位置为P2，该位置与轮胎转动轴线之间在轮胎径向上的距离为(R+0.81×Hf)；从P1垂直于胎体主体所绘制的第一法线与胎体卷起部的交点为T1，从P2垂直于胎体主体所绘制的第二法线与胎体卷起部的交点为T2；第一法线与胎体主体的交点为M1，第二法线与胎体主体的交点为M2；P1与T1之间的距离为W1pt，T1与M1之间的距离为W1tm，P2与T2之间的距离为W2pt，T2与M2之间的距离为W2tm，则上述参数满足上述式(I)至(IV)。
与传统的轮胎相比，由于可在不增大T1附近的温度的情况下提高T1附近的胎体卷起部3的轮胎宽度方向上的外侧的耐久性，所以，优选地，本发明的轮胎满足上述式(I)。此外，由于胎体主体和胎体卷起部之间的橡胶层的耐久性可被设定成与传统轮胎的水平相同的水平或比传统轮胎的水平高的水平，并且可提高T1附近的胎体卷起部3的轮胎宽度方向上的外侧的耐久性，所以，优选地，本发明的轮胎满足上述式(II)。更进一步地，由于轮胎抵抗胎体帘线折断的耐久性以及T1附近的胎体卷起部3的轮胎宽度方向上的外侧的耐久性均可被提高，所以，优选地，本发明的轮胎满足上述式(III)。更进一步地，由于可获得胎圈部的如下封装线：该封装线允许在不受W2tm减小的影响的情况下制造胎体主体2和胎体卷起部3，所以，优选地，本发明的轮胎满足上述式(IV)。
因此，在本发明的轮胎中，通过满足上述式(I)至(IV)，可以同时提高以下三个耐久性值，即，T1附近的胎体卷起部3在轮胎宽度方向上的外侧的耐久性、胎体主体和胎体卷起部之间的橡胶层的耐久性以及抵抗胎体帘线折断的耐久性。也就是说，在不增加传统轮胎中并不存在的新构件的情况下，仅通过使胎圈部6附近的胎体线(carcass line)的构造变形，就可以提高上述所有的三个耐久性值。
本发明的轮胎并不受特别限制，除了以下特征之外：轮胎具有：至少一层胎体，其包括横跨一对胎圈芯以环状延伸的胎体主体以及与胎体主体连续并且在轮胎宽度方向上从内侧向外侧缠绕各胎圈芯以沿轮胎径向延伸的胎体卷起部；至少两层织物胎圈包布，其相对于胎圈芯被布置于胎体的轮胎径向内表面；以及至少一层钢丝胎圈包布，所述轮胎的特征在于：在轮胎组装有TRA所规定的“设计轮辋”并且被充气到内压为50kPa的状态中，假设轮辋的凸缘曲率的中心为P以及织物胎圈包布的覆盖胎体主体的部分的轮胎径向上的最外端为A，则由经过P并与轮胎转动轴线平行的直线与连接P和A的连接线所形成的角度θ位于20°≤θ≤60°的范围中。可基于已知的轮胎结构通过已知的方法制造本发明的轮胎。本发明的轮胎可以是实心轮胎或充气轮胎。在本发明的轮胎是充气轮胎的情况中，将要填充到轮胎中的气体的示例包括环境空气、已调整了氧气分压的空气以及诸如氮气、氩气和氦气等惰性气体。
优选地，本发明的轮胎可用作比较易受胎圈部的故障影响的重载用充气子午线轮胎，特别地，可用作工程车辆用充气子午线轮胎。
实施例
下面将借助实施例更加详细地说明本发明。本发明并不限于这些实施例，并且可以在本发明的精神内适当地改变。
根据表1所示的规格制造尺寸为46/90R57的工程车辆用试验轮胎。根据下述方法，对工程车辆用轮胎测量在织物胎圈包布的覆盖胎体主体的部分的轮胎径向上的最外端处的内衬层中的褶皱发生频率。结果如表1所示。
(褶皱发生频率的评价方法)
视觉上检查轮胎的内表面。在轮胎显示出深度超过1mm的褶皱的情况中，判定轮胎中已“发生”褶皱，而在轮胎不具有深度超过1mm的褶皱的情况中，判定轮胎中“未发生”褶皱。基于这些评价结果计算褶皱发生频率。
[表1]
从表1可以理解，当角度θ不大于60°并且扩张率不大于110％时，未发生褶皱。
此外，根据表2所示的规格制造尺寸为46/90R57的工程车辆用试验轮胎。该轮胎组装有设计轮辋(TRA)、被充气到标准内压(TRA)、并且通过在载荷为标准载荷(TRA)的170％的情况下使用直径为5m的鼓(drum)进行耐久性试验，以测量在轮胎的胎体卷起部的轮胎宽度方向上的外侧发生分离之前的运行时间。结果如表2所示。
[表2]
从表2可以理解，在共用胎圈部的相同的封装线的示例(即实施例2、3和6以及比较例2)中，当角度θ不大于30°时，在胎体卷起部的宽度方向上的外侧易于发生分离，并且当角度θ为10°时，该情况进一步劣化。
附图标记说明
1胎圈芯
2胎体主体
3胎体卷起部
4织物胎圈包布
5钢丝胎圈包布
6胎圈部
A0在轮胎成型处理之后，织物胎圈包布的覆盖胎体主体的部分的轮胎径向上的最外端
A在轮胎硫化处理之后，织物胎圈包布的覆盖胎体主体的部分的轮胎径向上的最外端
B钢丝胎圈包布的覆盖胎体主体的部分的轮胎径向上的最外端
D帘线上的点
L基于在轮胎成型处理之后织物胎圈包布的覆盖胎体主体的部分的轮胎径向上的最外端的周长
M基于在轮胎硫化处理之后织物胎圈包布的覆盖胎体主体的部分的轮胎径向上的最外端的周长
Hf凸缘高度
P轮辋的凸缘曲率的中心
R轮辋的半径
r轮辋的凸缘曲率的半径
Rf轮辋凸缘
Rh轮辋孔
S轮胎轴
SH截面高度
Tc帘线
Ts在D处与轮胎外周的同心圆相切的直线

Claims (1)

1.一种轮胎，所述轮胎具有：至少一层胎体，其包括横跨一对胎圈芯以环状延伸的胎体主体以及在轮胎宽度方向上从内侧向外侧缠绕各胎圈芯并沿轮胎径向延伸的胎体卷起部；至少两层织物胎圈包布，其从所述胎体主体向所述胎体卷起部延伸以覆盖所述胎体；以及至少一层钢丝胎圈包布，所述轮胎的特征在于：
在所述轮胎组装有TRA所规定的“设计轮辋”并且被充气到内压为50kPa的状态中，假设轮辋的凸缘曲率的中心为P以及所述织物胎圈包布的覆盖所述胎体主体的部分的轮胎径向上的最外端为A，则由经过P并与轮胎转动轴线平行的直线与连接P和A的连接线所形成的角度θ在40°＜θ≤60°的范围中，其中，所述凸缘曲率的半径为r，
所述织物胎圈包布的帘线在所述织物胎圈包布的层间相交，并且
由所述织物胎圈包布的帘线与在该帘线上的点处与所述轮胎的外周的同心圆相切的直线所形成的角度α在20°≤α≤70°的范围中。
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