CN103029534A - 零压充气轮胎 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种在能够高度维持正常行驶时的乘坐舒适性的同时还能够提高零压行驶耐久性的零压充气轮胎。本发明的零压充气轮胎，在侧壁部（2）配置剖面月牙形的内侧增强橡胶层（10）和子午线方向剖面上的重心位置P位于相对轮胎最大宽度位置A的直径方向内侧的外侧增强橡胶层（20），使所述内侧增强橡胶层（10）及所述外侧增强橡胶层（20）的体积在轮胎安装到车辆上时的车辆内侧与车辆外侧各异，车辆内侧的所述内侧增强橡胶层（10）的体积V1in与车辆外侧的所述内侧增强橡胶层（10）的体积V1out之比V1out/V1in设定为1.10～1.35，车辆内侧的所述外侧增强橡胶层（20）的体积V2in与车辆外侧的所述外侧增强橡胶层（20）的体积V2out之比V2in/V2out设定为1.10～1.50。

Description

零压充气轮胎
技术领域
本发明涉及一种零压充气轮胎，更具体地涉及一种在能够高度维持正常行驶时的乘坐舒适性的同时还能够提高零压行驶耐久性的零压充气轮胎。
背景技术
充气轮胎中，已知有一种侧壁增强型零压充气轮胎，其在侧壁部的内面插入剖面月牙形的增强橡胶层，基于该增强橡胶层的刚性，能够零压行驶（例如参照专利文献1）。这种侧壁增强型零压充气轮胎，虽然具有不依靠安装于车轮上的型芯等支撑体，只要基于轮胎结构即可实现零压行驶的优点，但是由于侧壁部的刚性高于一般轮胎，所以存在正常行驶时乘坐舒适性变差的缺点。
因此，近年开始采用一种所谓的软式零压轮胎，其通过在不影响零压行驶耐久性的范围内尽量减小增强橡胶层或者降低其刚性，在维持无增强橡胶层轮胎那般乘坐舒适性的情况下，至少确保最低限度的零压行驶耐久性。然而，如此减小增强橡胶层或者降低其刚性的零压轮胎，有时零压行驶耐久性也会显著下降，因此在兼顾零压行驶耐久性与正常行驶时的乘坐舒适性方面仍有改善的余地。
此外，将这种零压轮胎安装到具有倾角的车辆上时，特别是安装到具有负倾角的车辆上时，存在由于位于车辆内侧的侧壁部承受了较大负荷因而难以确保零压行驶耐久性的问题。
现有技术文献
专利文献
【专利文献1】日本专利特开2010-023823号公报
发明内容
发明拟解决的问题
本发明的目的在于解决上述问题，因此提供一种在能够高度维持正常行驶时的乘坐舒适性的同时还能够提高零压行驶耐久性的零压充气轮胎。
发明内容
为实现上述目的，本发明所述零压充气轮胎，在左右一对胎圈部之间设置帘布层，在胎面部中所述帘布层的外周侧配置带束层，并且在侧壁部中所述帘布层的轮胎宽度方向内侧配置剖面月牙形的内侧增强橡胶层，其特征在于，从所述胎圈部到所述侧壁部在所述帘布层轮胎宽度方向外侧配置外侧增强橡胶层，该外侧增强橡胶层的在子午线方向剖面上的重心位置位于相对轮胎最大宽度位置的直径方向内侧，使所述内侧增强橡胶层及所述外侧增强橡胶层在轮胎安装到车辆上时的车辆内侧与车辆外侧各异，车辆内侧的所述内侧增强橡胶层的体积V1in与车辆外侧的所述内侧增强橡胶层的体积V1out之比V1out/V1in设定为1.10～1.35，并且车辆内侧的所述外侧增强橡胶层的体积V2in与车辆外侧的所述外侧增强橡胶层的体积V2out之比V2in/V2out设定为1.10～1.50。
发明的效果
本发明通过除了在侧壁部中帘布层的轮胎宽度方向内侧配置剖面月牙形的内侧增强橡胶层以外，还从胎圈部到侧壁部在帘布层轮胎宽度方向外侧配置外侧增强橡胶层，并且将该外侧增强橡胶层的在子午线剖面上的重心位置设定在相对轮胎最大宽度位置的直径方向内侧，能够通过外侧增强橡胶层来增强轮辋护胶部。进而，通过使内侧增强橡胶层及外侧增强橡胶层的体积在轮胎安装到车辆上时的车辆内侧与车辆外侧各异，将车辆内侧的内侧增强橡胶层的体积V1in与车辆外侧的内侧增强橡胶层的体积V1out之比V1out/V1in设定为1.10～1.35，并且将车辆内侧的外侧增强橡胶层的体积V2in与车辆外侧的外侧增强橡胶层的体积V2out之比V2in/V2out设定为1.10～1.50，将内侧增强橡胶层及外侧增强橡胶层的在车辆内外的大小关系分别加以设定，针对在零压行驶时应力集中于轮辋侧的车辆内侧，增加外侧增强橡胶层从而增强轮辋侧，针对在零压行驶时应力集中于胎肩侧的车辆外侧，增加内侧增强橡胶层从而增强胎肩侧，能够提高零压行驶耐久性。此外，通过在应力集中部位以外的地方减少内侧增强橡胶层及外侧增强橡胶层的量，能够高度维持正常行驶时的乘坐舒适性而不会使其降低。
本发明中，优选至少将内侧增强橡胶层中位于车辆内侧的内侧增强橡胶层用相对于100重量份的硫磺可硫化橡胶配混0.2～10重量份的下述式
（1）所示环状多硫化物而成的橡胶组合物构成，
Figure BDA00002211693700031
式中，R表示取代或未取代的碳原子数2～20的亚烷基、取代或未取代的碳原子数2～20的氧化亚烷基、或者含芳环的亚烷基，n为1～15的整数，x为平均3～5的数。
这样，由于在各增强橡胶层的在车辆内外的大小关系设定得较小的车辆内侧的内侧增强橡胶层上，使用了配混耐弯曲疲劳性及耐热性较高、能够降低硫化速度的环状多硫化物而成的橡胶组合物，因此能够通过橡胶组合物的物性提高零压行驶耐久性，而无需针对内侧增强橡胶层的量较少的部位增加其分量。
本发明中，优选至少将外侧增强橡胶层中位于车辆外侧的外侧增强橡胶层用相对于100重量份的硫磺可硫化橡胶配混0.2～10重量份的下述式
（1）所示环状多硫化物而成的橡胶组合物构成，
Figure BDA00002211693700041
式中，R表示取代或未取代的碳原子数2～20的亚烷基、取代或未取代的碳原子数2～20的氧化亚烷基、或者含芳环的亚烷基，n为1～15的整数，x为平均3～5的数。
这样，与上述内容一样，由于在各增强橡胶层的在车辆内外的大小关系设定得较小的车辆外侧的外侧增强橡胶层上，使用了配混耐弯曲疲劳性及耐热性较高、能够降低硫化速度的环状多硫化物而成的橡胶组合物，因此能够通过橡胶组合物的物性提高零压行驶耐久性，而无需针对外侧增强橡胶层的量较少的部位增加其分量。
本发明中，所述式（1）中的R基优选为-CH2-CH2-O-CH2-O-CH2-CH2-。
本发明中，构成内侧增强橡胶层的橡胶组合物以及构成外侧增强橡胶层的橡胶组合物在60℃下的tanδ优选为0.01～0.08，在60℃下的动态弹性模量E'优选为4.5～13MPa。像这样，通过确保弹性模量，且控制发热，能够有效抑制各增强橡胶层附近的损坏。
本发明中，配置在带束层直径方向外侧的带罩层优选为用由2种特性不同的有机纤维组成的复合帘线构成。特别是，该复合帘线优选为由相对高伸缩性且低弹性的有机纤维与相对低伸缩性且高弹性的有机纤维构成。像这样，通过使用由混合帘线构成的带罩层，能够有效抑制零压行驶时胎冠部的屈曲，提高零压行驶时的高速耐久性以及正常行驶时的乘坐舒适性。
另外，本发明中所述在60℃下的tanδ是指使用粘弹性分光计（东洋精机制作所制造），在温度60℃、频率20Hz、静态变形10%、动态变形±2%的条件下的数值。本发明中所述在60℃下的动态弹性模量E'是指使用与上述一样的粘弹性分光计（东洋精机制作所制造），在温度60℃、频率20Hz、静态变形10%、动态变形±2%的条件下测定的数值。
附图说明
图1是本发明实施例的零压充气轮胎的子午线剖面图。
具体实施方式
下面，参考附图详细说明本发明的结构。
图1表示本发明实施例的零压充气轮胎。图1中，1为胎面部，2为侧壁部，3为胎圈部。在左右一对胎圈部3、3之间设置2层帘布层4，这些帘布层4的端部沿胎圈芯5的周围，从轮胎内侧往外侧折返。在胎圈芯5的外周侧，配置由橡胶构成的剖面三角形的胎边芯6。在胎面部1中帘布层4的外周侧，沿轮胎全周配置2层带束层7。这些带束层7含有往轮胎周向倾斜的增强帘线，并且以增强帘线在层间相互交叉的方式进行配置。进而，在带束层7的外周侧配置带罩层8。带罩层8含有沿轮胎周向配置的增强帘线，该增强帘线沿轮胎周向连续卷绕。
该充气轮胎中，在侧壁部2中帘布层4的轮胎宽度方向内侧，配置由橡胶构成的剖面月牙形的内侧增强橡胶层10。该内侧增强橡胶层10被设为较侧壁部的其他橡胶更硬。如此，通过配置剖面月牙形的内侧增强橡胶层10，可基于内侧增强橡胶层10的刚性来支撑零压行驶时的载重。本发明适用于这种侧壁增强型的零压充气轮胎，但其具体结构并不限于上述基本结构。
本发明中，从胎圈部3到侧壁部2在帘布层4的轮胎宽度方向外侧配置有外侧增强橡胶层20。该外侧增强橡胶层20的子午线方向剖面上的重心位置P位于相对轮胎宽度W最大的轮胎最大宽度位置A的直径方向内侧。像这样，通过除了设置剖面月牙形的内侧增强橡胶层10以外，还设置子午线剖面上的重心位置P位于相对轮胎最大宽度位置A的直径方向内侧的外侧增强橡胶层20，尤其能够增强胎圈部3附近。
关于该外侧增强橡胶层20，如果子午线剖面上的重心位置P位于相对轮胎最大宽度位置A的直径方向外侧，则内侧增强橡胶层10的较厚部分与外侧增强橡胶层20重叠，侧壁部2的刚性明显变高，正常行驶时的乘坐舒适性会降低。
如果将这种零压充气轮胎安装于普通具有负倾角的车辆上，当零压行驶时，在车辆内侧，应力集中于胎圈部3周围从而变形较大，容易发生故障，而在车辆外侧，虽然胎圈部3附近的故障较少，但另一方面在内侧增强橡胶层10的上部，即在轮胎胎肩部会有出现轻度故障的倾向。因此，本发明的零压充气轮胎中，将内侧增强橡胶层10及外侧增强橡胶层20的体积以安装到车辆上时在车辆内侧与车辆外侧各异的方式加以设定。具体而言，将车辆内侧的内侧增强橡胶层10的体积V1in与车辆外侧的内侧增强橡胶层10的体积V1out之比V1out/V1in设定为1.10～1.35。此外，将车辆内侧的外侧增强橡胶层20的体积V2in与车辆外侧的外侧增强橡胶层20的体积V2out之比V2in/V2out设定为1.10～1.50。
像这样，由于对内侧增强橡胶层10及外侧增强橡胶层20的在车辆内外的大小关系分别加以设定，因此能够针对在零压行驶时应力集中于胎圈部3附近的车辆内侧，通过增加外侧增强橡胶层20来增强轮辋侧。另一方面，能够针对车辆外侧，通过增加内侧增强橡胶层10，来增强位于其上部的胎肩部附近。因此，能够增强车辆内外各自的应力集中部位，从而能够提高作为零压充气轮胎整体的零压行驶耐久性。此外，能够针对应力集中部位以外的地方，通过相对减少内侧增强橡胶层10及外侧增强橡胶层20的量，来高度维持正常行驶时的乘坐舒适性而不会使其降低。
车辆内侧与车辆外侧的内侧增强橡胶层10的体积之比V1out/V1in如果小于1.10，则无法充分增强车辆外侧胎肩部，零压行驶耐久性将降低。车辆内侧与车辆外侧的内侧增强橡胶层10的体积之比V1out/V1in如果大于1.35，则车辆内侧的内侧增强橡胶层10变得过少，该部位将会变得极弱，因此零压行驶耐久性将降低。此外，车辆外侧的内侧增强橡胶层10会变得过多，刚性变大，因此正常行驶时的乘坐舒适性将会降低。车辆内侧与车辆外侧的外侧增强橡胶层20的体积之比V2in/V2out如果小于1.10，则无法充分增强车辆内侧胎圈部3附近，零压行驶耐久性将降低。车辆内侧与车辆外侧的外侧增强橡胶层20的体积之比V2in/V2out如果大于1.50，则车辆外侧的外侧增强橡胶层20变得过少，该部位将变得极弱，因此零压行驶耐久性将降低。此外，车辆内侧的外侧增强橡胶层20会变得过多，刚性变大，因此正常行驶时的乘坐舒适性将降低。
本发明中，如上所述，通过在应力集中部位以外的地方相对减少内侧增强橡胶层10及外侧增强橡胶层20的量来维持正常行驶时的乘坐舒适性，但是如果减少增强橡胶层的量，则有可能该部位的弯曲耐久性变得不足，或者硫化时因橡胶量较少而发生硫化过度的现象。
因此，本发明中，优选至少将内侧增强橡胶层10中位于车辆内侧的内侧增强橡胶层10以及外侧增强橡胶层20中位于车辆外侧的外侧增强橡胶层20分别用相对于100重量份的硫磺可硫化橡胶配混0.2～10重量份的下述式（1）所示环状多硫化物而成的橡胶组合物构成，
Figure BDA00002211693700071
式中，R表示取代或未取代的碳原子数2～20的亚烷基、取代或未取代的碳原子数2～20的氧化亚烷基、或者含芳环的亚烷基，n为1～15的整数，x为平均3～5的数。
像这样，通过在相对减少了增强橡胶层的量的车辆内侧的增强橡胶层10及车辆外侧的外侧增强橡胶层20上使用配混环状多硫化物而成的橡胶组合物，能够通过其出色的耐弯曲疲劳性及耐热性来增强车辆内侧的增强橡胶层10及车辆外侧的外侧增强橡胶层20，并提高零压行驶耐久性。此外，通过配混环状多硫化物而成的橡胶组合物的硫化速度延缓效果能够抑制硫化过度，从而避免物性的降低。
环状多硫化物的配混量如果少于0.2重量份，则硫化速度延缓的效果较少，车辆内侧的增强橡胶层10及车辆外侧的外侧增强橡胶层20的物性将降低。环状多硫化物配混量如果多于10重量份，则硫化速度会变得过于缓慢，制造方面存在问题。
配混环状多硫化物而成的橡胶组合物优选仅在车辆内侧的增强橡胶层10及车辆外侧的外侧增强橡胶层20使用。虽然也能够用于车辆外侧的增强橡胶层10及车辆内侧的外侧增强橡胶层20，但是如果在体积较大一方大量使用配混环状多硫化物而成的橡胶组合物，则有硫化速度变得过缓之虞，因此并不理想。
作为环状多硫化物，不论配混哪一种都没有问题，只要是所述式（1）所示的物质即可，但所述式（1）中的优选R基为-CH2CH2OCH2CH2-，-（CH2CH2O）2CH2CH2-，-（CH2CH2O）3CH-CH2-，-（CH2CH2O）4CH2CH2-，-（CH2CH2O）5CH2CH2-，-（CH2CH2O）2CH2-，-CH2CH2OCH2OCH2CH2-，尤其是x优选为平均3～5，更优选为3.5～4.5。n优选为1～15的整数，更优选为1～10，最优选为1～5的整数。
本发明中，构成内侧增强橡胶层10的橡胶组合物以及构成外侧增强橡胶层20的橡胶组合物在60℃下的tanδ优选为0.01～0.08，更优选为0.01～0.04。此外，构成内侧增强橡胶层10的橡胶组合物以及构成外侧增强橡胶层20的橡胶组合物在60℃下的动态弹性模量E'优选为4.5～13MPa，更优选为4.5～9.0MPa。像这样，通过规定在60℃下的tanδ与动态弹性模量E'，能够确保一定水平以上的弹性模量，进而控制发热，因此能够有效抑制增强橡胶层附近的损坏。
在60℃下的tanδ如果小于0.01，零压充气轮胎的生产率会降低。在60℃下的tanδ如果大于0.08，就不能充分控制发热，从而零压行驶耐久性降低。在60℃下的动态弹性模量E'如果小于4.5MPa，增强橡胶层不能发挥增强橡胶层的作用，零压行驶耐久性会降低。在60℃下的动态弹性模量E'如果大于13MPa，侧壁部2的纵向刚性就会变高，因此正常行驶时的乘坐舒适性会降低。
本发明中，配置在带束层7直径方向外侧的带罩层8优选为用由2种特性不同的有机纤维组成的复合帘线构成。特别是，优选为由相对高伸缩性且低弹性的有机纤维与相对低伸缩性且高弹性的有机纤维构成的复合帘线。通过将这种复合帘线用于带罩层8，能够有效抑制零压行驶时胎冠部的屈曲，提高零压行驶耐久性以及操纵稳定性和乘坐舒适性。
这种相对高伸缩性且低弹性的有机纤维可以例举出尼龙纤维等，相对低伸缩性且高弹性的有机纤维可以例举出芳纶纤维等。
实例
在轮胎尺寸245/45R17的零压充气轮胎中，针对内侧增强橡胶层和外侧增强橡胶层，按表1所示对各增强橡胶层的有无、体积之比V1out/V1in与V2in/V2out、环状多硫化物配混的有无及其配混量、在60℃下的tanδ、在60℃下的动态弹性模量E'、体积减少的有无进行设定，并且按表1所示对带罩层材质进行设定而制作了常规例1～2、比较例1～2以及实例1～6等10种试验轮胎。这里，外侧增强橡胶层不论在哪个试验轮胎中，其重心位置P都配置在相对轮胎最大宽度位置A的直径方向内侧。作为混合帘线，使用的是尼龙纤维及芳纶纤维组成的复合纤维。此外，所述“体积减少的有无”表示各内侧增强橡胶层及外侧增强橡胶层的在车辆内外的总体积与常规例2相比是否减少，与常规例2相比减少时（减少5%）表示为“有”，与常规例2相比相同或增加时表示为“无”。另外，常规例1为不具有外侧增强橡胶层的轮胎，常规例2为内侧增强橡胶层及外侧增强橡胶层分别在车辆内外对称设置的轮胎。
关于这10种试验轮胎，按照下述评估方法对零压行驶耐久性及正常行驶时的乘坐舒适性进行评估，并将其结果汇总显示到表1。
零压行驶耐久性
将试验轮胎组装至轮辋尺寸17×8.0J的大轮辋后安装到车辆上，气压设为230kPa，并在4个车轮中，拔去驱动轮右侧的（1个）气门芯，在柏油路面构成的试车跑道上以平均速度80km/h行驶，直至驾驶员感觉到因轮胎故障产生的振动，然后测量其平均行驶距离。通过3名试驾员进行该测量，将该结果平均后，作为零压行驶耐久性的评估。评估结果以常规例1为指数100，用指数表示。该指数值越大，表示零压行驶耐久性越优秀。正常行驶时的乘坐舒适性
将试验轮胎组装至轮辋尺寸17×8.0J的主轮辋后安装到车辆上，所有轮胎气压设为230kPa，在试车跑道上由试驾员对正常行驶时的乘坐舒适性进行感官评估。评估结果以常规例1为指数100，用指数表示。该指数值越大，表示正常行驶时的乘坐舒适性越优秀。
表1
Figure BDA00002211693700101
由表1可以得知，实例1～6中的任何一个相对于不具有外侧增强橡胶层的常规例1、内侧增强橡胶层及外侧增强橡胶层分别左右对称的常规例2，其零压行驶耐久性及正常行驶时的乘坐舒适性都得到了提高。另外，内侧增强橡胶层的在车辆内外的体积之比V1out/V1in及外侧增强橡胶层的在车辆内外的体积之比V2in/V2out不在本发明范围内的比较例1、2，其零压行驶耐久性及正常行驶时的乘坐舒适性未得到改善。
尤其是配混了环状多硫化物的实例2、3，将各增强橡胶层的tanδ及动态弹性模量E'设定在优选范围内的实例4，使用由尼龙纤维及芳纶纤维组成的复合帘线作为带罩层的实例5，这些实例都大大提高了零压行驶耐久性。此外，实例6虽然在实例5轮胎规格的基础上减少了各增强橡胶层的体积，却能够高度维持各增强橡胶层零压行驶耐久性，而且乘坐舒适性比不具有外侧增强橡胶层的常规例1更出色。
符号说明
1胎面部
2侧壁部
3胎圈部
4帘布层
5胎圈芯
6胎边芯
7带束层
8带罩层
10内侧增强橡胶层
20外侧增强橡胶层

Claims (7)

1.一种零压充气轮胎，其在左右一对胎圈部之间设置帘布层，在胎面部中所述帘布层的外周侧配置带束层，同时在侧壁部中所述帘布层的轮胎宽度方向内侧配置剖面月牙形的内侧增强橡胶层，其特征在于，
从所述胎圈部到所述侧壁部在所述帘布层轮胎宽度方向外侧配置外侧增强橡胶层，该外侧增强橡胶层的在子午线方向剖面上的重心位置位于相对轮胎最大宽度位置的直径方向内侧，使所述内侧增强橡胶层及所述外侧增强橡胶层的体积在轮胎安装到车辆上时的车辆内侧与车辆外侧各异，车辆内侧的所述内侧增强橡胶层的体积V1in与车辆外侧的所述内侧增强橡胶层的体积V1out之比V1out/V1in设定为1.10～1.35，并且车辆内侧的所述外侧增强橡胶层的体积V2in与车辆外侧的所述外侧增强橡胶层的体积V2out之比V2in/V2out设定为1.10～1.50。
2.如权利要求1所述的零压充气轮胎，其特征在于，至少将所述内侧增强橡胶层中位于车辆内侧的所述内侧增强橡胶层用相对于100重量份的硫磺可硫化橡胶配混0.2～10重量份的下述式（1）所示环状多硫化物而成的橡胶组合物构成，
Figure FDA00002211693600011
式中，R表示取代或未取代的碳原子数2～20的亚烷基、取代或未取代的碳原子数2～20的氧化亚烷基、或者含芳环的亚烷基，n为1～15的整数，x为平均3～5的数。
3.如权利要求1或2所述的零压充气轮胎，其特征在于，至少将所述外侧增强橡胶层中位于车辆外侧的所述外侧增强橡胶层用相对于100重量份的硫磺可硫化橡胶配混0.2～10重量份的下述式（1）所示环状多硫化物而成的橡胶组合物构成，
Figure FDA00002211693600021
式中，R表示取代或未取代的碳原子数2～20的亚烷基、取代或未取代的碳原子数2～20的氧化亚烷基、或者含芳环的亚烷基，n为1～15的整数，x为平均3～5的数。
4.如权利要求2或3所述的零压充气轮胎，其特征在于，所述式（1）中的R基为-CH2-CH2-O-CH2-O-CH2-CH2-。
5.如权利要求1至4中任一项所述的零压充气轮胎，其特征在于，构成所述内侧增强橡胶层的橡胶组合物以及构成所述外侧增强橡胶层的橡胶组合物在60℃下的tanδ为0.01～0.08，在60℃下的动态弹性模量E'为4.5～13MPa。
6.如权利要求1至5中任一项所述的零压充气轮胎，其特征在于，配置在所述带束层直径方向外侧的带罩层用由2种特性不同的有机纤维组成的复合帘线构成。
7.如权利要求6所述的零压充气轮胎，其特征在于，所述复合帘线由相对高伸缩性且低弹性的有机纤维与相对低伸缩性且高弹性的有机纤维构成。
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