CN102438844A - 充气轮胎 - Google Patents

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Abstract

本发明的目的是提供一种在不损害耐磨性的同时降低滚动阻力的充气轮胎。具体地，本发明的充气轮胎包括胎面部、一对侧壁部、一对胎圈部、由在各胎圈部的胎圈芯间呈环状延伸的至少一个胎体帘布层构成的胎体、布置于胎体的胎冠区域的外周侧并且由相对于轮胎的赤道面倾斜地延伸的帘线制成的至少一个倾斜带束层形成的带束和布置于带束的径向外侧的胎面橡胶，其中在轮胎与适用轮辋组装的状态下，在轮胎的子午线截面中，假设BD是倾斜带束的最外侧带束层的最大径向距离位置与倾斜带束的最外侧带束层的宽度方向端缘位置之间的从轮辋的直径线测得的径向距离的差，BW是最外侧倾斜带束层的宽度，则比例BD/BW满足以下关系：(0.062×轮胎扁平比-0.01)＜BD/BW＜(0.062×轮胎扁平比+0.004)。

Description

充气轮胎
技术领域
本发明涉及一种充气轮胎，更具体地，涉及一种实现滚动阻力减小的充气轮胎。
背景技术
近年来，针对包括全球变暖在内的环境问题一直进行着各种发展途径。试图降低汽车的燃料消耗就是这种途径的一个例子。
降低燃料消耗的方法的例子包括减小轮胎的滚动阻力，在这方面一直传统地进行着多种技术发展。
已知引起轮胎的滚动阻力的主要因素是胎面在接地区域的挤压变形(crushed deformation)等。传统地认为，例如用具有较小的损耗角正切的低生热橡胶代替胎面中使用的胎面橡胶在减小滚动阻力方面是有效的。
然而，已知的是，根据这种方法会牺牲轮胎的诸如耐磨性和操纵稳定性等其它性能。
可选地，考虑减小胎面橡胶的厚度来降低滚动阻力。但是，在该情况下，可能无法确保轮胎的足够的耐磨性。
发明内容
发明要解决的问题
因此，本发明的目的旨在提供一种在不损害耐磨性的同时降低滚动阻力的充气轮胎。
用于解决问题的方案
作为对传统轮胎锐意研究的结果，本发明的发明人发现：由驱动轮胎导致的变形引起的轮胎周向上的剪切变形显著地影响轮胎的胎面中央区域的滚动阻力，而在轮胎转动过程中轮胎接地前后的轮胎宽度方向上的剪切变形显著地影响肩部区域的滚动阻力。
发明人还发现，在传统轮胎中：在轮胎的构造中，轮胎的胎面中央区域和肩部区域之间的半径差较大；并且，因为轮胎的轮胎增强层中的带束帘线由彼此交叉的倾斜带束层组成，所以当轮胎负荷转动时，肩部区域沿径向向外弯曲，由此归因于肩部区域附近的带束的“伸缩”运动，肩部区域在轮胎周向上被拉伸，因此，肩部区域在轮胎宽度方向上收缩，助长了胎面橡胶在沿子午线的截面中的剪切变形。
因此，通过特别地减小肩部区域的轮胎宽度方向上的剪切变形，可以减少归因于剪切变形的能量损失，从而降低滚动阻力。
鉴于此，本发明的充气轮胎包括：胎面部；一对侧壁部；一对胎圈部；胎体，其由至少一个胎体帘布层构成，所述至少一个胎体帘布层在各所述胎圈部的胎圈芯之间呈环状延伸；带束，其布置于所述胎体的胎冠区域的外周侧并且由至少一个倾斜带束层形成，所述至少一个倾斜带束层由相对于所述轮胎的赤道面倾斜地延伸的帘线制成；以及胎面橡胶，其布置于所述带束的径向外侧，其中，在所述轮胎与适用轮辋组装到一起的状态下，在所述轮胎的子午线截面中，假设BD是所述倾斜的带束的最外侧带束层的最大径向距离位置与所述倾斜的带束的最外侧带束层的宽度方向端缘位置之间的从所述轮辋的直径线测得的径向距离的差，BW是最外侧的倾斜带束层的宽度，则比例BD/BW满足以下关系：(0.062×轮胎扁平比-0.01)＜BD/BW＜(0.062×轮胎扁平比+0.004)。
在本发明中，“适用轮辋”是指符合轮胎生产使用地的工业标准的轮辋。这样的工业标准的示例包括日本的JATMA(日本汽车轮胎制造者协会)的“年鉴”、欧洲的ETRTO(欧洲轮胎及轮辋技术组织)的“标准手册”和美国的TRA(轮胎与轮辋协会)。
另外，在本发明中，“轮胎与适用轮辋组装到一起”的状态表示轮胎与JATMA中规定的适用轮辋组装到一起，并且在没有球状芯(bulb core)的情况下(即，在该情况下将球状芯从轮胎中去掉)以要么非常低的内压要么0-30kPa范围的内压充气的状态。
另外，轮胎扁平比是指在轮胎与适用轮辋组装到一起的状态下、轮胎的截面高度与截面宽度的比。
在如上所述的这种轮胎中，比例BW/SW满足以下关系：(-1.04×轮胎扁平比+1.33)＜BW/SW＜(-1.04×轮胎扁平比+1.43)，其中BW是所述轮胎的子午线截面中的最外侧的倾斜带束层的宽度，SW是所述轮胎的子午线截面中的轮胎最大宽度。
另外，在如上所述的这种轮胎中，比例SWh/SH在0.5-0.8的范围，其中SH是所述轮胎的截面高度，SWh是从所述轮辋的直径线到轮胎宽度达到最大值的位置测得的径向距离。
此外，在如上所述的这种轮胎中，比例CWh/CH在0.55-0.9的范围，其中CH是所述胎体的截面总高度，CWh是所述胎体的直到轮胎宽度达到最大值的位置的截面部分高度。
在本发明中，“胎体的截面高度”表示最外侧胎体帘布层的半径。
发明的效果
在本发明的充气轮胎中，在轮胎与适用轮辋组装到一起的状态下，在轮胎的子午线截面中，假设BD是倾斜带束的最外侧带束层的最大径向距离位置与倾斜带束的最外侧带束层的宽度方向端缘位置之间的从轮辋的直径线测得的径向距离的差，BW是最外侧倾斜带束层的宽度，则比例BD/BW尤其满足以下关系：(0.062×轮胎扁平比-0.01)＜BD/BW＜(0.062×轮胎扁平比+0.004)。结果，该带束与传统轮胎相比更平坦，因此，当胎面附近(特别是肩部附近)的弯曲的带束部在轮胎的子午线截面中在整个接地区域内被拉伸和拉平时，由于带束层中的较小径向差BD，使得带束层在各肩部区域附近的轮胎周向上的绝对拉伸量减小，因此能够有效地防止在负荷施加于胎面橡胶前后发生胎面在胎面宽度方向上的剪切变形。结果，可以抑制由胎面橡胶变形引起的能量损失，并且降低由该变形引起的滚动阻力。
更具体地，在BD/BW≤(0.062×轮胎扁平比-0.01)的情况下，轮胎可能将不能正确地通过成型而生产。在BD/BW≥(0.062×轮胎扁平比+0.004)的情况下，在由此产出的轮胎中可能将无法得到期望的滚动阻力。
另外，在本发明中，考虑到与轮胎的胎侧部的变形有关的变形分量，以及抑制轮胎磨损所需的轮胎的接地构造和接地压力分布，防止最外侧带束层变得完全平坦。在这点上，当BD/BW被设定在前述优选范围时，可以使胎面部的胎冠区域是圆的，并且减少带束的“伸缩”运动，由此使接地区域中的接地压力分布均匀，从而抑制轮胎磨损的发生。
附图说明
图1是示出本发明的充气轮胎的实施方式的、在该轮胎与适用轮辋组装到一起的状态下的轮胎子午线截面图。
图2A是示出在根据本发明的轮胎和传统轮胎中轮胎扁平比和比例BD/BW之间的关系的图。
图2B是示出在根据本发明的轮胎和传统轮胎中轮胎扁平比和比例BW/SW之间的关系的图。
具体实施方式
将参照附图具体说明根据本发明的充气轮胎的实施方式。
图1是示出本发明的充气轮胎的实施方式的、在该轮胎与适用轮辋组装到一起的无负载状态下的子午线截面图。在图1中，附图标记1表示胎面部；附图标记2表示一对侧壁部，该侧壁部2与胎面部1的相应的侧部连续并且沿径向向内延伸；附图标记3表示胎圈部，该胎圈部3与相应的侧壁部2连续并且沿径向向内延伸。
图1所示的充气轮胎具有包括两个胎体帘布层5的胎体，其中每个胎体帘布层5均包括：主体部5a，其横跨胎圈芯4和一对胎圈部3呈环状延伸，其中胎圈芯4埋设在相应的胎圈部3中并且可具有圆形截面；和折返部5b，其作为胎体帘布层5的相应的侧部，各折返部5b均围绕胎圈芯4从轮胎宽度方向上的内侧朝外侧折返使得各折返部5b的径向高度彼此不同。
在本实施方式中，胎体帘布层5可以例如由与轮胎周向正交地延伸的钢帘线、有机纤维帘线等形成。
另外，由相对于轮胎周向分别倾斜使得各带束层的在轮胎宽度方向上的延伸长度彼此不同的帘线制成的最内侧带束层6a和最外侧带束层6b布置于胎体的胎冠区域的外周侧(参见图1)。这两个带束层彼此交叉，构成带束6。除此之外，依次设置：带束增强层7，其由沿轮胎周向延伸的帘线制成，并且布置于带束6的外周侧；带束端部增强层8，其由沿轮胎周向延伸的帘线制成，并且在带束增强层7的轮胎宽度方向上的各外端部处布置于带束增强层7的外周侧；以及胎面橡胶9，其布置于带束端部增强层8的外周侧。在胎面橡胶9的表面形成有多个沿轮胎周向延伸的槽等。
在轮胎的各胎侧部，胎体的轮胎宽度方向上的外侧被沿胎体的外表面布置的胎侧橡胶10覆盖。
在本发明的充气轮胎中，如图2A的实线所示，在轮胎的子午线截面内，假设BW是最外侧带束层6b的宽度，BD是最外侧带束层6b的最大径向距离位置与最外侧带束层6b的宽度方向端缘位置之间的从轮辋直径线测得的径向距离的差，则比例BD/BW满足以下关系：(0.062×轮胎扁平比-0.01)＜BD/BW＜(0.062×轮胎扁平比+0.004)。将比例BD/BW设定在前述范围使得带束6更平坦，由此使得轮胎最大宽度SW比传统轮胎大。
在本发明的充气轮胎中，如图2B的实线所示，假设BW是最外侧带束层6b的宽度，SW是最大轮胎宽度，则比例BW/SW优选地满足以下关系：(-1.04×轮胎扁平比+1.33)＜BW/SW＜(-1.04×轮胎扁平比+1.43)。
将比例BW/SW设定在前述范围增大了带束宽度BW，由此能够在不牺牲滚动阻力的改善的情况下提高耐磨性。结果，胎面1的橡胶能够制得薄些，从而进一步降低滚动阻力。
更具体地，在比例BW/SW≤(0.062×轮胎扁平比-0.01)的情况下，不仅胎面的接地宽度变窄，使得胎面的耐磨性劣化，而且橡胶厚度较薄的胎肩加强部(buttress portion)被定位成太靠近路面，导致胎肩加强部的耐路缘石切削的性能低下。在比例BW/SW≥(0.062×轮胎扁平比+0.004)的情况下，轮胎重量太重，可能劣化滚动阻力。
还优选比例SWh/SH在0.5-0.8的范围，其中SH是轮胎的截面高度，SWh是从轮辋的直径线到轮胎宽度达到最大值的位置测得的径向距离。
作为将比例SWh/SH设定在前述范围的结果，轮胎宽度达到最大值的位置接近胎冠区域，由此增大了带束6的周向张力，并且能够抑制胎面1的周向剪切变形。
在比例SWh/SH＞0.8的情况下，位于各侧壁部2的径向外侧并且具有较薄橡胶厚度的胎肩加强部被定位成太靠近路面，因此，当轮胎越过路缘石时，胎体帘布层5的被路缘石碰到的侧部可能遭受切削等。在比例SWh/SH＜0.5的情况下，带束6的周向张力的增大不足以抑制胎面1的周向剪切变形的发生，因此，可能无法令人满意地降低滚动阻力。
而且，在上述轮胎中，比例CWh/CH优选地在0.55-0.9的范围，其中CH是胎体的截面总高度，CWh是胎体的直到轮胎宽度达到最大值的位置的截面部分高度。
作为将比例CWh/CH设定在前述范围的结果，轮胎宽度达到最大值的位置接近胎冠区域，由此增大了带束6的周向张力，并且能够抑制胎面1的周向剪切变形。
更具体地，在比例CWh/CH＞0.9的情况下，位于各侧壁部2的径向外侧并且具有较薄橡胶厚度的胎肩加强部被定位成太靠近路面，因此，当轮胎越过路缘石时，胎体帘布层5的被路缘石碰到的侧部可能遭受切削等。在比例CWh/CH＜0.55的情况下，带束6的周向张力的增大不足以抑制胎面1的周向剪切变形的发生，因此，可能无法人满意地降低滚动阻力。
实施例
接下来，制备规格为225/45R17、结构如图1所示的子午线实验轮胎。该子午线轮胎包括：两个胎体帘布层；两个带束层，其中，分别相对于赤道面倾斜±28°的一个带束层的钢丝帘线和另一个带束层的钢丝帘线彼此交叉；以及周向带束增强层，其通过在带束层上螺旋地缠绕作为橡胶包覆的尼龙帘线的带状物而形成。实施例轮胎1-9和比较例轮胎1-3的具体特征变化如表1所示。测量各轮胎的滚动阻力。
比较例轮胎的除了示出在表1中的结构之外的结构与实施例轮胎的结构相同，因为这些结构无需改变。
表1
Figure BPA00001464438100091
滚动阻力
将各实施例轮胎1-9和比较例轮胎1-3与符合JATMA的7.5JJ×17的轮辋组装到一起，并且在3.92kN的负荷下，以230kPa的内压充气。然后，轮胎以80km/h的速度转动，并且通过使用具有1.7m直径的铁板表面的转鼓试验机测量滚动阻力。该结果以指数形式示出在表2中。
表2中的指数是相对于比较例轮胎1的相应值的值，并且指数越小表示滚动阻力的性能越好。
耐磨性
将各实施例轮胎1-9和比较例轮胎1-3与符合JATMA的7.5JJ×17的轮辋组装到一起，并且在3.92kN的负荷下，以230kPa的内压充气。然后，轮胎以80km/h的速度转动，并且通过使用具有3m直径的铁板表面的转鼓试验机，在轮胎转动通过2000km的行驶距离后，测量整个接地区域的总磨损量。该结果以指数形式示出在表2中。
表2中的指数是相对于比较例轮胎1的相应值的值，并且指数越小表示耐磨性能越好。
表2
  滚动阻力   耐磨性
 实施例轮胎1   95   99
 实施例轮胎2   93   97
 实施例轮胎3   96   98
 实施例轮胎4   93   91
 实施例轮胎5   92   89
 实施例轮胎6   94   88
 实施例轮胎7   89   89
 实施例轮胎8   87   87
 实施例轮胎9   84   87
 比较例轮胎1   100   100
 比较例轮胎2   105   103
 比较例轮胎3   97   108
从表2的结果可以理解：与比较例轮胎1相比，实施例轮胎1-3通过将BD/BW设定在0.02-0.03的范围使带束平坦从而降低了滚动阻力；与实施例轮胎2相比，实施例轮胎4-6通过将BW/SW设定在0.87-0.95的范围使带束宽度增加从而在不显著改变滚动阻力的情况下提高了的耐磨性；并且与实施例轮胎5相比，实施例轮胎7-9通过将SWh/SH设定在0.5-0.8的范围使轮胎最大宽度位置朝向胎冠区域偏移从而改善了滚动阻力性能和耐磨性。相反，比较例轮胎2中的滚动阻力由于SW过小而劣化。在具有过于平坦的带束构造的比较例轮胎3中，虽然降低了滚动阻力，但是耐磨性劣化。
附图标记说明
1胎面部
2侧壁部
3胎圈部
4胎圈芯
5胎体
5a胎体主体部
5b胎体折返部
6带束
6a最内侧带束层
6b最外侧带束层
7带束增强层
8带束端部增强层
9胎面橡胶
10胎侧橡胶

Claims (4)

1.一种充气轮胎，其包括：
胎面部；
一对侧壁部；
一对胎圈部；
胎体，其由至少一个胎体帘布层构成，所述至少一个胎体帘布层在各所述胎圈部的胎圈芯之间呈环状延伸；
带束，其布置于所述胎体的胎冠区域的外周侧并且由至少一个倾斜带束层形成，所述至少一个倾斜带束层由相对于所述轮胎的赤道面倾斜地延伸的帘线制成；以及
胎面橡胶，其布置于所述带束的径向外侧，
其中，在所述轮胎与适用轮辋组装到一起的状态下，在所述轮胎的子午线截面中，假设BD是所述倾斜的带束的最外侧带束层的最大径向距离位置与所述倾斜的带束的最外侧带束层的宽度方向端缘位置之间的从所述轮辋的直径线测得的径向距离的差，BW是最外侧的倾斜带束层的宽度，则比例BD/BW满足以下关系：(0.062×轮胎扁平比-0.01)＜BD/BW＜(0.062×轮胎扁平比+0.004)。
2.根据权利要求1所述的充气轮胎，其特征在于，比例BW/SW满足以下关系：(-1.04×轮胎扁平比+1.33)＜BW/SW＜(-1.04×轮胎扁平比+1.43)，其中BW是所述轮胎的子午线截面中的最外侧的倾斜带束层的宽度，SW是所述轮胎的子午线截面中的轮胎最大宽度。
3.根据权利要求1或2所述的充气轮胎，其特征在于，比例SWh/SH在0.5-0.8的范围，其中SH是所述轮胎的截面高度，SWh是从所述轮辋的直径线到轮胎宽度达到最大值的位置测得的径向距离。
4.根据权利要求1或2所述的充气轮胎，其特征在于，比例CWh/CH在0.55-0.9的范围，其中CH是所述胎体的截面总高度，CWh是所述胎体的直到轮胎宽度达到最大值的位置的截面部分高度。
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