CN102431392B - 零压轮胎 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种零压轮胎，分别指定充压状态下的轮胎最大宽度位置、轮胎胎肩区域内轮胎外壁切线S′所成的倾斜角度、胎面表面的弯曲形态、装饰线法线(X)上以帘布层(5)为中心的外侧橡胶厚度(Ga)与胎圈部(2)上方区域内外侧橡胶最大厚度(Gb)的关系、以及装饰线法线(X)上以帘布层(5)为中心的内侧橡胶厚度(Gc)与外侧橡胶厚度(Ga)的关系。本发明提供一种可高层次兼备零压行驶时耐久性与正常行驶时乘坐舒适性的零压轮胎。

Description

零压轮胎
技术领域
本发明涉及一种零压轮胎，更具体而言，涉及一种兼备零压行驶时耐久性与正常行驶时乘坐舒适性的零压轮胎。
背景技术
通常，零压轮胎在侧壁部的内面侧配置剖面呈新月状的侧壁增强层，为确保零压行驶时的耐久性，会采用增加侧壁增强层厚度或使用高硬度橡胶的方法。但问题是，只采用这些方法在确保良好零压行驶耐久性方面的效果有限，并且随着侧壁刚性的增加，正常行驶时的乘坐舒适性会大幅降低。
尤其当轮胎剖面高度增至一定程度后，零压行驶时将出现问题，其问题形态主要是胎圈部旁边轮辋护胶附近发生损坏，因此需要一种旨在防止这种问题，同时确保良好乘坐舒适性的对策。
作为该对策，现已提出的方法有，在帘布层卷回部的轮胎轴向外侧的装饰线附近配置缓冲橡胶层，该缓冲橡胶层在侧壁部发生弯曲时，将在帘布层卷回端部和轮辋凸缘之间，对轮辋凸缘的翘起发挥缓冲作用，防止该部分发生断裂(例如，参考专利文献1)，或者使帘布层的卷回末端离开与轮辋凸缘上端部接触的区域，抑制帘布层卷回末端附近由于应力集中而产生龟裂或龟裂进一步扩大(例如，参考专利文献2)。
然而，不论哪一种方法，其零压行驶耐久性的提升效果均有限，并且不能直接改善正常行驶时的乘坐舒适性，因此，作为兼备零压行驶耐久性与乘坐舒适性的对策，这些方法尚不能令人满意。
现有技术文献
专利文献
【专利文献1】日本专利特开平7-304312号公报
【专利文献2】日本专利特开2009-61866号公报
发明内容
发明拟解决的问题
本发明目的在于提供一种零压轮胎，其可解决上述问题，高层次兼备零压行驶时的耐久性与正常行驶时的乘坐舒适性。
发明内容
为实现上述目的，本发明零压轮胎具备至少一层帘布层，该帘布层通过包围配置于胎圈芯外周侧的胎边芯的方式，从轮胎内侧向外侧卷回，所述胎边芯包围埋设于左右一对胎圈部中的胎圈芯外围，在胎面部的内周侧配置多个带束层，在该带束层的外周侧配置由有机纤维帘线构成的带罩层，同时在侧壁部中的所述帘布层和内衬层之间配置剖面呈新月状的侧壁增强层，其特征在于，将所述零压轮胎安装到JATMA规定的标准轮辋上并填充180kPa气压后，以轮胎最大宽度位置为界，轮胎直径方向内侧的轮胎剖面高度SHi与轮胎直径方向外侧的轮胎剖面高度SHo的关系为0.7＜SHi/SHo＜0.9，通过所述轮胎剖面高度SHo中点的轮胎轴向直线Q与轮胎外壁交于交点S，过交点S的切线与轮胎外径线Z交于交点P，以轮胎赤道面为中心并相当于所述标准轮辋的90％轮辋宽度HRW的区域称为区域R，交点P较区域R更靠近轮胎赤道面一侧，同时，胎面表面位于轮胎赤道面上的点O、与以轮胎赤道面为中心并相当于110％轮胎接地宽度TW的胎肩一侧点R′连接成的直线，相对于轮胎轴向的角度α为7.5～10°，并且，所述胎边芯的外周端较所述胎圈部外壁面上的装饰线法线更靠近轮胎直径方向内侧，并且，将所述装饰线法线上的所述帘布层与所述侧壁部外壁面之间的橡胶厚度设为Ga，将所述帘布层法线上的该帘布层与所述侧壁部外壁面之间的最大橡胶厚度设为Gb时，Ga与Gb的关系为0.65Gb＜Ga＜0.85Gb，并且，将所述装饰线法线上的所述帘布层与轮胎内壁面之间的橡胶厚度设为Gc时，Gc与Ga的关系为0.85Ga＜Gc＜1.00Ga。
进而，上述结构中，优选采用以下(1)～(6)所述的结构。
(1)所述轮胎接地宽度TW与轮胎最大宽度SW的关系为0.65＜TW/SW＜0.75。
(2)以所述帘布层与所述侧壁部外壁面之间橡胶厚度最大处的帘布层上的点为界，所述帘布层的卷回末端位于沿该帘布层两侧5mm以内的范围内。
(3)所述帘布层的卷回末端在一个侧壁部上一直延伸到所述带束层的内侧。此时，对于将所述帘布层的卷回末端延伸至带束层内侧的侧壁部，在具有负倾角的车轮或没有倾角的车轮中安装于车辆内侧，在具有正倾角的车轮中则安装于车辆外侧。
(4)沿所述帘布层的外周面配置第二帘布层，其在所述胎边芯的轮胎内壁面一侧具有端部，并且在所述胎圈芯外周面与所述胎边芯外周端之间具有末端。
(5)所述剖面呈新月状的侧壁增强层由在轮胎直径方向上相连的内侧橡胶和外侧橡胶构成，同时构成该侧壁增强层的橡胶的JIS-A硬度为内侧橡胶大于外侧橡胶。此时，构成所述侧壁增强层的橡胶在60℃下的tagδ为外侧橡胶小于内侧橡胶。
(6)所述带罩层由复合纤维帘线构成，其由弹性模量不同的低弹性纱和高弹性纱捻绞而成。
发明的效果
利用本发明，在填充气压后的状态下，以轮胎最大宽度位置为界，轮胎直径方向内侧的轮胎剖面高度SHi、与轮胎直径方向外侧的轮胎剖面高度SHo的关系是设为规定范围内，同时，通过轮胎剖面高度SHo中点的轮胎轴向直线Q与轮胎外壁交于交点S，过交点S的切线与轮胎外径线Z交于交点P，以轮胎赤道面为中心并相当于标准轮辋的90％轮辋宽度HRW的区域称为区域R，交点P较区域R更靠近轮胎赤道面一侧，并且，胎面表面位于轮胎赤道面上的点O、与以轮胎赤道面为中心并相当于110％轮胎接地宽度TW的胎肩一侧点R′连接成的直线，相对于轮胎轴向的角度α是设为7.5～10°，因此，使轮胎最大宽度位置处于胎圈部一侧，并且将交点S处的轮胎外壁角度设为往轮胎轴向较为平缓，同时将胎面表面的剖面形状形成为弯曲面，通过这样的相乘效果，可高层次地提高正常行驶时的乘坐舒适性，并在填充气压发生降低时，也能防止胎面部屈曲，确保良好的耐久性。
进而，由于将胎圈芯的外周端设为较装饰线法线更靠近轮胎直径方向内侧，因此胎边芯的外周端远离了在零压行驶时易受到轮辋接触压力所致较大应力的区域，从而可抑制作用于胎边芯前端的切断应力，抑制其附近的橡胶断裂问题，提高零压行驶耐久性。
此外，装饰线法线上的帘布层和侧壁部外壁面之间橡胶厚度Ga、与帘布层法线上的该帘布层和侧壁部外壁面之间最大橡胶厚度Gb的关系是设定在规定范围内，控制了帘布层外侧的轮胎直径方向的橡胶厚度变化比例，因此，由轮辋接触压力而产生的局部集中应力得到缓解，在零压行驶时，可抑制护胶附近的橡胶断裂故障，同时通过确保胎圈部上方区域的橡胶厚度，可在正常行驶时改善乘坐舒适性。
进而，确保装饰线法线上的帘布层与轮胎内壁面之间橡胶厚度Gc较大，将该橡胶厚度Gc设为接近上述橡胶厚度Ga，因此，能够缓解作用于帘布层主体一侧与卷回一侧之间的切断应力，抑制由此产生的断裂故障，尤其可提高零压行驶时的耐久性，同时通过在轮辋压力所致变形较大的区域确保橡胶厚度，可提高正常行驶时的乘坐舒适性。
附图说明
图1是在侧壁部内面侧配置侧壁增强层的零压轮胎结构剖面图。
图2是根据本发明一个实施例的零压轮胎的外壁形状剖面图。
图3是将根据本发明实施例的零压轮胎的侧壁部内部结构一例放大显示后的剖面图。
图4是将根据本发明实施例的零压轮胎的侧壁部内部结构其他例放大显示后的剖面图。
具体实施方式
以下参照附图详细说明本发明的结构。
图1是在侧壁部内面侧配置侧壁增强层的零压轮胎结构剖面图。
图1中，零压轮胎1具备至少一层帘布层5，该帘布层5通过包围配置于胎圈芯3、3外周侧的胎边芯4、4的方式，从轮胎内侧向外侧卷回，所述胎边芯包围埋设于左右一对胎圈部2、2中的胎圈芯3、3外围，在胎面部6的内周侧配置多个带束层7，在带束层7的外周侧配置带罩层8，同时在侧壁部9、9中的帘布层5和内衬层10之间配置剖面呈新月状的侧壁增强层11。
然后，本发明中，如图2所示，将零压轮胎1安装到JATMA规定的标准轮辋14上并填充180kPa气压后，以轮胎最大宽度位置为界，轮胎直径方向内侧的轮胎剖面高度SHi与轮胎直径方向外侧的轮胎剖面高度SHo的关系是设为0.7＜SHi/SHo＜0.9。
进而，通过上述轮胎剖面高度SHo中点的轮胎轴向直线Q与轮胎外壁交于交点S，过交点S的切线S′与轮胎外径线Z交于交点P，以轮胎赤道面为中心并相当于标准轮辋14的90％轮辋宽度HRW的区域称为区域R，交点P较区域R更靠近轮胎赤道面一侧，同时，胎面表面位于轮胎赤道面上的点O、与以轮胎赤道面为中心并相当于110％轮胎接地宽度TW的胎肩一侧点R′连接成的直线Y，相对于轮胎轴向的角度α是设为7.5～10°，优选为8.0～9.5°。
如此，使轮胎最大宽度位置处于胎圈部2一侧，并且将交点S处的轮胎外壁角度设为往轮胎轴向较为平缓，同时将胎面表面的剖面形状形成为弯曲面，通过这样的相乘效果，可高层次地提高正常行驶时的乘坐舒适性，并在填充气压发生降低时，也能防止胎面部屈曲，确保良好的耐久性。
另外，上述轮胎接地宽度TW是指，将轮胎1安装到标准轮辋14上，填充符合JATMA规定最大负载能力的气压，在静止状态下垂直放置于平板上，使其承载相当于80％最大负载能力的载重时，与平面接触面上的轮胎宽度方向最大直线距离。
进而，本发明中，如图3所示，将装饰线13法线X上的帘布层5与侧壁部9外壁面之间的橡胶厚度设为Ga，将帘布层5法线上的最大橡胶厚度设为Gb时，这些橡胶厚度Ga与Gb的关系是调整为0.65Gb＜Ga＜0.85Gb，优选为0.70Gb＜Ga＜0.80Gb。另外，图3中，在帘布层5的法线上，帘布层5与侧壁部9外壁面之间的橡胶厚度最大处的法线是以X′表示。
如此，通过控制帘布层5外侧的轮胎直径方向橡胶厚度的变化比例，由轮辋14接触压力而产生的局部集中应力将得到缓解，在零压行驶时，可抑制护胶附近的橡胶断裂故障，同时通过确保胎圈部2上方区域的橡胶厚度，可改善正常行驶时的乘坐舒适性。
此处，如果将装饰线13法线X上的橡胶厚度Ga设为帘布层5法线上最大橡胶厚度Gb的0.85倍以上，则会帘线形状产生变形或橡胶容积整体过大，从而影响耐久性。另外，上述装饰线13是指设置于胎圈部2的外壁面并沿轮胎周向延伸的细线，通过该细线可从外部判断轮胎与轮辋的嵌合状况。
进而，将装饰线13法线X上的帘布层5与轮胎内壁面之间的橡胶厚度设为Gc时，橡胶厚度Gc与Ga的关系是调整为0.85Ga＜Gc＜1.00Ga，优选为0.90Ga＜Gc＜0.95Ga。
如此，通过将橡胶厚度Gc设为接近橡胶厚度Ga，能够缓解作用于帘布层5主体一侧与卷回一侧之间的切断应力，抑制由此产生的断裂故障，尤其可提高零压行驶时的耐久性，同时通过在轮辋14压力所致变形较大的区域确保橡胶厚度，可提高正常行驶时的乘坐舒适性。
此处，如果将装饰线13法线X上的轮胎内壁面侧橡胶厚度Gc设为大于或等于轮胎外壁面侧橡胶厚度Ga，则会帘线形状产生变形或橡胶容积整体过大，从而影响耐久性。
本发明中，上述轮胎接地宽度TW与轮胎最大宽度SW的关系可调整为0.65＜TW/SW＜0.75。由此，可更高层次兼备零压行驶时的耐久性与正常行驶时的乘坐舒适性。
本发明中，更优选以帘布层5与侧壁部9外壁面之间橡胶厚度最大处的点B为界，使帘布层5的卷回末端5a位于沿帘布层5两侧5mm以内的图中C所示范围内。
由此，可抑制帘布层5卷回末端5a附近的断裂故障，切实提高零压行驶耐久性。
此外，本发明零压轮胎1中，可使帘布层5的卷回末端5a在一个侧壁部9上一直延伸到带束层7的端部内侧。此处，帘布层5端部与带束层7端部的重叠宽度并无特别限制，可设为5mm以上或最大带束宽度5％以上。
由此，可提高侧壁刚性，同时由于卷回末端5a在行驶时是位于变形较少的带束层7端部内侧，因此可有效抑制卷回末端5a附近的断裂或裂缝故障，提高零压行驶耐久性。
此时，对于将帘布层5的卷回末端5a延伸至带束层7末端内侧的侧壁部9，在具有负倾角的车轮或没有倾角的车轮中安装于车辆内侧，在具有正倾角的车轮中则安装于车辆外侧。由此，侧壁刚性有所提高一侧的侧壁部9的负载支撑功能获得强化，在正常行驶及零压行驶时均可确保良好的操纵稳定性，同时通过抑制卷回末端5a附近的裂缝故障，可确保良好的零压行驶耐久性。
本发明中，更优选如图4所示，沿帘布层5的外周面配置第二帘布层12，该第二帘布层12在胎边芯4的轮胎内壁面一侧具有端部，并且在胎圈芯3外周面3a与胎边芯4外周端4a之间具有末端12a。
如此，由于沿帘布层5的外周面配置末端12a不抵达胎圈芯3外周面3a的第二帘布层12，因此第二帘布层12不会因施加于帘布层5的张力而断开、变形，通过由第二帘布层12强化胎冠部的刚性，可在正常行驶时发挥良好的操纵稳定性和乘坐舒适性，同时在零压行驶时抑制胎面部6发生变形，提高零压行驶耐久性。
本发明中，更优选如图4所示，上述侧壁增强层11可由在轮胎直径方向上相连的内侧橡胶11a和外侧橡胶11b构成，同时这些橡胶的JIS-A硬度为内侧橡胶11a大于外侧橡胶11b。由此，通过在胎面部6一侧配置柔软的橡胶，可利用胎肩部附近橡胶的弯曲，降低来自轮辋的应力，进一步提高正常行驶时的乘坐舒适性。
此时，更优选如图4所示，将内侧橡胶11a与外侧橡胶11b的分界面形成为从轮胎外侧往内侧、自轮胎直径方向外侧往内侧的倾斜面，同时轮胎直径方向内侧的分界面末端11x，可位于较图3所示帘布层5与侧壁部9外壁面之间橡胶厚度最大处点B更靠近轮胎直径方向外侧的地方。由此，可有效抑制零压行驶时侧壁增强层11的发热。
在上述情况下，更优选构成侧壁增强层11的橡胶在60℃下的tanδ为外侧橡胶11b小于内侧橡胶11a。由此，可抑制胎面部6一侧的柔软橡胶发热，提高耐久性。
本发明中，更优选带罩层8由复合纤维帘线构成，该复合纤维帘线由弹性模量不同的低弹性纱和高弹性纱捻绞而成。如此，通过将由低弹性纤维帘线和高弹性纤维帘线捻绞而成的复合纤维帘线用作带罩层8，可对低弹性纤维帘线在高热下变形难以恢复的缺点、以及高弹性纤维帘线在压缩疲劳性和粘合性方面存在困难的缺点进行相互弥补。
通过适当选择该复合纤维帘线的种类及物性，可确保胎冠部的刚性，在正常行驶时发挥良好的操纵稳定性和乘坐舒适性，同时在零压行驶时抑制胎冠部6发生变形，提高零压行驶耐久性。
如上所述，本发明零压轮胎分别指定充压状态下的轮胎最大宽度位置、轮胎胎肩区域内轮胎外壁切线所成的倾斜角度、胎面表面的弯曲形态、装饰线法线上以帘布层为中心的外侧橡胶厚度与胎圈部上方区域内外侧橡胶最大厚度的关系、以及装饰线法线上以帘布层为中心的内侧橡胶厚度与外侧橡胶厚度的关系，由此，可有效缓解路面对轮胎的压力，同时避免由轮辋接触压力而产生的局部集中应力，改善正常行驶时的乘坐舒适性，并提高零压行驶耐久性，从而可广泛用作近年安装于高性能车辆上的零压轮胎。
实例
将轮胎尺寸设为245/45R17，并如表1所示，分别区分相当于90％轮辋宽度HRW的区域R内与分界线的交点P位置(表1中称为“交点P的位置”)、直线Y相对于轮胎轴向的角度α、胎边芯外周端4a与法线X的距离、橡胶厚度Ga相对于橡胶厚度Gb的比例、橡胶厚度Gc相对于橡胶厚度Ga的比例、帘布层5卷回末端5a的位置、第二帘布层12的有无、侧壁增强层11的橡胶硬度、以及带罩层8的材料，制成常规轮胎(常规例)、本发明轮胎(实例1～4、6)、以及比较轮胎(比较例1、2)。
另外，各轮胎中，帘布层5及第二帘布层12分别使用人造纤维帘线，带束层7、7使用钢帘线，同时轮胎直径方向内侧的轮胎剖面高度SHi与轮胎直径方向外侧的轮胎剖面高度SHo的比分别是设为0.85。
将这8种轮胎分别安装到排气量1800cc的FF型车辆(负倾角：2°)前后轮，通过以下试验方法，对零压行驶耐久性和乘坐舒适性进行评估。
另外，表1中，实例4表示侧壁部9中帘布层5卷回末端5a的位置一直延伸到带束末端部下面，并将侧壁部9安装到车辆外侧的情形，实例5、6表示侧壁部9中帘布层5卷回末端5a的位置一直延伸到带束末端部下面，并将侧壁部9安装到车辆内侧的情形。
零压行驶耐久性
将各轮胎组装到轮辋(尺寸：17×8.0J)上，将气压设为230kPa，将4个车轮中驱动轮右侧(1个)的气门芯拔去，在柏油路面试车跑道上，以平均80km/h的速度行驶，由驾驶员一直行驶，直至感觉到因轮胎问题而产生振动，并根据其平均行驶距离，评估零压行驶耐久性。然后，由3名熟练的测试驾驶员实施该评估，计算其结果平均值，并以常规轮胎为指数100，一同记入表1。数值越大，表示零压行驶耐久性越好。
乘坐舒适性
将各轮胎组装到轮辋(尺寸：17×8.0J)上，将气压设为230kPa，在干燥的柏油路面试车跑道上，以平均80km/h的速度行驶，由3名熟练的测试驾驶员进行感官评估。以常规轮胎为3分，用5分法对该评估结果进行统计，其平均值一同记入表1。数值越大，表示乘坐舒适性越好。
表1
由表1可知，本发明轮胎与常规轮胎及比较轮胎相比，零压行驶耐久性和乘坐舒适性获得均衡性改善。
符号说明
1零压轮胎
2胎圈部
3胎圈芯
4胎边芯
5帘布层
6胎面部
7带束层
8带罩层
9侧壁部
10内衬层
11侧壁增强层
12第二帘布层
13装饰线
14标准轮辋
SHo以轮胎最大宽度位置为界，轮胎直径方向外侧的轮胎剖面高度
SHi以轮胎最大宽度位置为界，轮胎直径方向内侧的轮胎剖面高度
HRW轮辋宽度
TW轮胎接地宽度
Ga、Gb、Gc橡胶厚度
X、X′法线

Claims (9)

1.一种零压轮胎，其具备至少一层帘布层，该帘布层通过包围配置于胎圈芯外周侧的胎边芯的方式，从轮胎内侧向外侧卷回，所述胎边芯包围埋设于左右一对胎圈部中的胎圈芯外围，在胎面部的内周侧配置多个带束层，在该带束层的外周侧配置由有机纤维帘线构成的带罩层，同时在侧壁部中的所述帘布层和内衬层之间配置剖面呈新月状的侧壁增强层，其特征在于，
将所述零压轮胎安装到JATMA规定的标准轮辋上并填充180kPa气压后，以轮胎最大宽度位置为界，轮胎直径方向内侧的轮胎剖面高度SHi与轮胎直径方向外侧的轮胎剖面高度SHo的关系为0.7<SHi/SHo<0.9，通过所述轮胎剖面高度SHo中点的轮胎轴向直线Q与轮胎外壁交于交点S，过交点S的切线与轮胎外径线Z交于交点P，以轮胎赤道面为中心并相当于所述标准轮辋的90%轮辋宽度（HRW）的区域称为区域R，交点P较区域R更靠近轮胎赤道面一侧，同时，胎面表面位于轮胎赤道面上的点O、与以轮胎赤道面为中心并相当于110%轮胎接地宽度TW的胎肩一侧点R'连接成的直线，相对于轮胎轴向的角度α为7.5～10°，并且，
所述胎边芯的外周端较所述胎圈部外壁面上的装饰线法线更靠近轮胎直径方向内侧，并且，
将所述装饰线法线上的所述帘布层与所述侧壁部外壁面之间的橡胶厚度设为Ga，将所述帘布层法线上的该帘布层与所述侧壁部外壁面之间的最大橡胶厚度设为Gb时，Ga与Gb的关系为0.65Gb<Ga<0.85Gb，并且，
将所述装饰线法线上的所述帘布层与轮胎内壁面之间的橡胶厚度设为Gc时，Gc与Ga的关系为0.85Ga<Gc<1.00Ga。
2.如权利要求1所述的零压轮胎，其特征在于，所述轮胎接地宽度TW与轮胎最大宽度SW的关系为0.65<TW/SW<0.75。
3.如权利要求1或2所述的零压轮胎，其特征在于，以所述帘布层与所述侧壁部外壁面之间橡胶厚度最大处的帘布层上的点为界，所述帘布层的卷回末端位于沿该帘布层两侧5mm以内的范围内。
4.如权利要求1或2所述的零压轮胎，其特征在于，所述帘布层的卷回末端在一个侧壁部上一直延伸到所述带束层的内侧。
5.如权利要求4所述的零压轮胎，其特征在于，对于将所述帘布层的卷回末端延伸至带束层内侧的侧壁部，在具有负倾角的车轮或没有倾角的车轮中安装于车辆内侧，在具有正倾角的车轮中则安装于车辆外侧。
6.如权利要求1或2所述的零压轮胎，其特征在于，沿所述帘布层的外周面配置第二帘布层，其在所述胎边芯的轮胎内壁面一侧具有端部，并且在所述胎圈芯外周面与所述胎边芯外周端之间具有末端。
7.如权利要求1或2所述的零压轮胎，其特征在于，所述剖面呈新月状的侧壁增强层由在轮胎直径方向上相连的内侧橡胶和外侧橡胶构成，同时构成该侧壁增强层的橡胶的JIS-A硬度为内侧橡胶大于外侧橡胶。
8.如权利要求7所述的零压轮胎，其特征在于，构成所述侧壁增强层的橡胶在60℃下的tagδ为外侧橡胶小于内侧橡胶。
9.如权利要求1或2所述的零压轮胎，其特征在于，所述带罩层由复合纤维帘线构成，其由弹性模量不同的低弹性纱和高弹性纱捻绞而成。
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