CN103042885A

CN103042885A - 重载荷用轮胎

Info

Publication number: CN103042885A
Application number: CN2012103844101A
Authority: CN
Inventors: 冈部太郎
Original assignee: Sumitomo Rubber Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Rubber Industries Ltd
Priority date: 2011-10-14
Filing date: 2012-10-11
Publication date: 2013-04-17
Anticipated expiration: 2032-10-11
Also published as: EP2581238B1; US20130092302A1; US8925599B2; EP2581238A1; JP2013086594A; JP5369162B2; CN103042885B; KR101798667B1; KR20130040729A

Abstract

本发明的重载荷用轮胎，能够提高滚动阻力性能并且抑制胎肩花纹条区域的不均匀磨损。通过在胎肩周向主沟与胎面端之间的胎肩花纹条区域设置辅助沟，由此将所述胎肩花纹条区域划分为：比辅助沟更靠轮胎轴向内侧的主花纹条部、和外侧的辅助花纹条部。在主花纹条部设置有形成胎面表面的一部分且具有规定宽度、规定厚度的高模量橡胶层。在接地状态下，高模量橡胶层的平均接地压力（P1A）处于所述胎肩周向主沟间的胎冠区域的平均接地压力（P1B）的0.85～0.95倍的范围。

Description

重载荷用轮胎

技术领域

本发明涉及能够提高滚动阻力性能，并且能够抑制胎肩花纹条区域的不均匀磨损的重载荷用轮胎。

背景技术

如图4（A）所示，在重载荷用轮胎中，存在轮胎的胎肩花纹条区域a易产生集中磨损的所谓的胎肩磨损b1的倾向。该胎肩磨损b1产生的原因在于，胎面端侧的轮胎旋转半径小于轮胎赤道面侧的轮胎旋转半径。即，在轮胎旋转半径较小的胎面端侧，由于接地压力较低且周长较短，因此在旋转时与路面之间的滑动量增大而产生磨损，在比胎肩周向主沟c更靠轮胎轴向外侧的所述胎肩花纹条区域a易产生集中磨损。

因而，近年来，提出有通过使接地面形状合理化、且提高胎面端侧的接地压力，来抑制所述胎肩磨损的技术（例如参照专利文献1等。）。

然而，在提高了胎面端侧的接地压力的情况下，如图4（B）所示，会产生如下问题，即：只在胎面端的附近产生阶梯状磨损的所谓的阶梯磨损b2。其中，在胎面端侧的接地压力较高的情况下，如图5中示意地示出的路面与胎肩花纹条区域a的接地状态所示，在胎肩花纹条区域a且在“接地起始”处产生剪切变形，另外在产生该剪切变形的状态下继续向“接地结束”侧进行。并且在“接地结束”处，由于接地压力减小，因此所述剪切变形欲骤然返回到原来的状态，从而会瞬间与路面之间产生滑动K，这就是产生所述阶梯磨损b2的原因。

特别是近年来，为了提高轮胎的滚动阻力性能、提高车辆的燃油经济性，而在胎面胶或者胎面胶的顶部胶层中采用能量损失较小的低发热性橡胶。然而，由于低发热性橡胶的弹性较低、耐磨损性较差，因此存在更容易产生所述胎肩磨损以及阶梯磨损从而降低轮胎的磨损寿命这样的问题。

专利文献1：日本特开2007-182099号公报

发明内容

因此，本发明的目的在于提供一种重载荷用轮胎，能够提高滚动阻力性能，并能够抑制胎肩花纹条区域的胎肩磨损以及阶梯磨损。

为了解决上述课题，本申请技术方案1的发明为一种重载荷用轮胎，具备：胎体，该胎体从胎面部经过胎侧部而到达胎圈部的胎圈芯；带束层，该带束层配置在所述胎体的径向外侧且在所述胎面部的内部，并且所述带束层包括多块带束层帘布，多块所述带束层帘布包括：胎体侧的第一带束层帘布、和重叠配置在该第一带束层帘布的径向外侧的宽度最大的第二带束层帘布，所述重载荷用轮胎的特征在于，

通过在胎面表面设置有包括配置在最靠胎面端侧的胎肩周向主沟的周向主沟，由此在所述胎肩周向主沟与所述胎面端之间形成胎肩花纹条区域，并且

通过在所述胎肩花纹条区域设置辅助沟，由此将所述胎肩花纹条区域划分为：比所述辅助沟更靠轮胎轴向内侧的主花纹条部、和比所述辅助沟更靠轮胎轴向外侧的辅助花纹条部，其中所述辅助沟与所述胎面端隔开的距离为所述胎肩花纹条区域的花纹条区域宽度（Wr）的0.05～0.2倍，并且所述辅助沟沿轮胎周向以直线状延伸，另一方面

所述主花纹条部具有高模量橡胶层，该高模量橡胶层形成胎面表面的一部分、且沿所述主花纹条部的轮胎轴向外侧缘在轮胎周向上延伸，并且该高模量橡胶层由比形成胎面表面的其余部分的橡胶具有更高模量的橡胶形成，并且

所述高模量橡胶层的轮胎轴向的橡胶层宽度（W1a）是所述主花纹条部的花纹条部宽度（W1）的0.3～0.6倍，并且高模量橡胶层的橡胶厚度（Ta）是从所述主花纹条部的所述轮胎轴向外侧缘到所述第二带束层帘布的胎面厚度（T）的0.1～0.5倍，并且

在轮辋组装于正规轮辋并填充标准内压、且加载标准载荷并以0度的外倾角使轮胎接地为平面的状态下，所述高模量橡胶层的平均接地压力（P1A）处于所述胎肩周向主沟之间的胎冠区域的平均接地压力（P1B）的0.85～0.95倍的范围。

另外，技术方案2的特征在于，所述辅助沟的沟深度（D1）处于所述胎肩周向主沟的沟深度（D2）的0.6～1.0倍的范围。

另外，技术方案3的特征在于，所述辅助花纹条部的外表面被配置成从胎面假想面向径向内侧隔开1.5mm～3.5mm的距离（d），且与该胎面假想面平行，所述胎面假想面是将所述主花纹条部的外表面延长后的假想面。

另外，技术方案4的特征在于，所述主花纹条部的轮胎轴向外侧缘与所述第二带束层帘布的外端之间的轮胎轴向距离（Le）为从轮胎赤道面到所述主花纹条部的所述轮胎轴向外侧缘的距离（Wt）的5%以下。

此外，所述“正规轮辋”是指在包括轮胎所依据的规格的规格体系中按照每个轮胎来规定该规格的轮辋，例如若为JATMA则表示标准轮辋，若为TRA则表示“Design Rim”，或者若为ETRTO则表示“MeasuringRim”。所述“标准内压”是指在包括轮胎所依据的规格的规格体系中按照每个轮胎来规定该规格的气压，若为JATMA则表示“最高气压”，若为TRA则表示表“TIRE LOAD LIMITS AT VARIOUS COLDINFLATION PRESSURES”中记载的最大值，若为ETRTO则表示“INFLATION PRESSURE”。另外所述“标准载荷”是指包括轮胎所依据的规格的规格体系中按照每个轮胎来规定该规格的载荷，若为JATMA则表示最大负载能力，若为TRA则表示表“TIRE LOAD LIMITSAT VARIOUS COLD INFLATION PRESSURES”中记载的最大值，若为ETRTO则表示“LOAD CAPACITY”。

另外，只要在本说明书未特殊声明，则轮胎的各部的尺寸等为轮辋组装于正规轮辋、且填充了标准内压的标准内压状态下确定的值。

如上所述，在本发明中，通过将高模量橡胶层的平均接地压力P1A设定为胎冠区域的平均接地压力P1B的0.85～0.95倍等相对设定得较高，因此能够抑制在胎肩花纹条区域产生胎肩磨损。而且通过形成所述辅助沟、以及形成高模量橡胶层，由此抑制因该平均接地压力P1A较高而产生的阶梯磨损。

详细而言，由所述辅助沟划分的辅助花纹条部作为磨损牺牲成分而发挥功能。即，由于所述辅助花纹条部的宽度较窄，为胎肩花纹条区域的花纹条区域Wr的0.05～0.2倍，因此易发生变形从而降低接地压力。因此，会积极地与路面进行滑动接触，能够使应当在相邻的主花纹条部产生的磨损转移，从而能够进一步减小所述胎肩磨损。并且所述辅助花纹条部能够减小旋转时输入的横向力而抑制主花纹条部的接地压力的上升，从而还能够减少在该主花纹条部产生的阶梯磨损。

另外，由于在所述主花纹条部形成的高模量橡胶层具有高弹性，因此能够减小所述图5所示的接地时的剪切变形量。并且由于为高弹性而难以磨损，因此与所述剪切变形量的减小相互作用，能够有效地抑制主花纹条部处的阶梯磨损。

而且在本发明的轮胎中，由于能够在所述高模量橡胶层以外的胎面胶（或者胎面胶的顶胶层）采用现有的低发热性橡胶，因此还能够发挥抑制所述不均匀磨损（胎肩磨损和阶梯磨损）的效果，并且能够提高滚动阻力性能。

其中，在本发明中，由于将所述平均接地压力的比P1A/P1B设定得相对较高而存在阶梯磨损倾向，在此基础上用高模量橡胶层抑制该阶梯磨损，因此能够将所述高模量橡胶层的形成宽度抑制到最小限度。若将所述比P1A/P1B设定得相对较低而存在胎肩磨损倾向，并在此基础上用高模量橡胶层抑制该胎肩磨损，则必须遍及主花纹条部的整个宽度而形成高模量橡胶层，因此使得高模量橡胶层的橡胶量增加而导致滚动阻力的提高效果变差。

附图说明

图1是示出本发明的重载荷用轮胎的一个实施例的剖视图。

图2是放大示出胎面部的一部分的剖视图。

图3是说明平均接地压力的接地压力分布的曲线图。

图4（A）、（B）是说明胎肩磨损以及阶梯磨损的剖视图。

图5是说明阶梯磨损的原理的周向的剖视图。

附图标记说明：2...胎面部；2S...胎面表面；3...胎侧部；4...胎圈部；5...胎圈芯；6...胎体；7...带束层；7A...第一带束层帘布；7B...第二带束层帘布；10...周向主沟；10s...胎肩周向主沟；11...辅助沟；12...主花纹条部；12e...主花纹条部的轮胎轴向外侧缘；13...辅助花纹条部；15...高模量橡胶层；Te...胎面端；Yc...胎冠区域；Ys...胎肩花纹条区域；X...胎面假想面。

具体实施方式

以下，对本发明的实施方式进行详细地说明。

图1中，本实施方式的重载荷用轮胎1具备：胎体6，该胎体6从胎面部2经过胎侧部3而到达胎圈部4的胎圈芯5；带束层7，该带束层7配置在该胎体6的径向外侧并且在所述胎面部2的内部。

所述胎体6由一块以上的胎体帘布层6A形成，在本例中由一块胎体帘布层6A形成，该胎体帘布层6A是将胎体帘线相对于轮胎周向以例如75゜～90゜的角度排列而成的。该胎体帘布层6A具有帘布层折返部6b，该帘布层折返部6b在跨越所述胎圈芯5、5之间的环状的帘布层主体部6a的两端、绕所述胎圈芯5从轮胎轴向内侧向外侧折弯。另外在所述胎圈部4配置有剖视图中呈三角形状的胎圈三角胶8，该胎圈三角胶8从所述胎圈芯5朝径向外侧延伸，用于从胎圈部4到胎侧部3进行加强。

另外所述带束层7由多块带束层帘布形成，所述多块带束层帘布包括：胎体侧的第一带束层帘布7A、和重叠配置在该第一带束层帘布7A的径向外侧的第二带束层帘布7B。

在本例中，带束层7例示出由从胎体侧朝向胎面表面2S按顺序配置的第一～第四带束层帘布7A～7D共计四块帘布层形成的情况。例如，所述第一带束层帘布7A是将带束层帘线相对于轮胎周向以45度～70度左右的角度排列而成的，并且第二～第四带束层帘布7B～7D是将带束层帘线相对于轮胎周向以10度～35度左右的角度排列而成的。另外，在第二、第三带束层帘布7B、7C之间，帘线相对于轮胎周向的倾斜方向不同，由此提高带束层刚性，更牢固地加强胎面部2。

在所述带束层帘布7A～7D中，第二带束层帘布7B最宽，被配置成与胎面表面2S基本并行。与此相对，第一、第三带束层帘布7A、7C的宽度比第二带束层帘布7B窄，例如为5mm～15mm左右，由此缓和在帘布层端的应力集中，从而抑制帘布层端剥离。

接下来，在所述胎面表面2S设置包括配置于最靠胎面端Te侧的胎肩周向主沟10s的周向主沟10，由此将所述胎面部2划分成：所述胎肩周向主沟10s、10s之间的胎冠区域Yc、以及所述胎肩周向主沟10s与所述胎面端Te之间的胎肩花纹条区域Ys。

在本例中，示出了周向主沟10由所述胎肩周向主沟10s、配置在该胎肩周向主沟10s的内侧的胎冠周向主沟10c的共计4条沟构成的情况。然而，例如能够采用设有一条胎冠周向主沟10c的共计3条周向主沟10、或设有3条胎冠周向主沟10c的共计5条周向主沟10等各种方式。此外，所述周向主沟10是沟宽度Wg2为4.0mm以上，优选为7.0mm以上的宽沟，通常情况下，适宜采用沟宽度Wg2为7.0mm～12.0mm、且沟深度Dg2为12.0mm～16.0mm的沟。

另外，如图3所示，在所述胎肩花纹条区域Ys设置有沿轮胎周向以直线状延伸的辅助沟11，由此所述胎肩花纹条区域Ys被划分为：比所述辅助沟11更靠轮胎轴向内侧的主花纹条部12、和轮胎轴向外侧的辅助花纹条部13。所述辅助沟11是沟宽度Wg1小于3.0mm的细沟，配置成与所述胎面端Te分离，分离距离是所述胎肩花纹条区域Ys的花纹条区域宽度Wr的0.05～0.2倍。因此所述辅助花纹条部13的花纹条部宽度W2形成为所述花纹条区域宽度Wr的0.05～0.2倍。

接下来，在所述主花纹条部12设置有形成胎面表面2S的一部分的高模量橡胶层15，并且该高模量橡胶层15由比形成所述胎面表面2S的其余部分的橡胶20具有更高模量的橡胶21形成。本例中，胎面胶2G具备：轮胎径向内侧的基底橡胶层2GL、以及与该基底橡胶层2GL的径向外侧相邻的顶胶层2GU，因此所述橡胶20形成顶胶层2GU。

所述高模量橡胶层15沿所述主花纹条部12的轮胎轴向外侧缘12e在轮胎周向上延伸。并且该高模量橡胶层15的轮胎轴向的橡胶层宽度W1a处于所述主花纹条部12的花纹条部宽度W1的0.3～0.6倍的范围，此外高模量橡胶层15的橡胶厚度Ta处于从所述轮胎轴向外侧缘12e至第二带束层帘布7B的胎面厚度T的0.1～0.5倍的范围。

进而，在本实施方式的重载荷用轮胎1中，在轮辋组装于正规轮辋并填充标准内压、且加载正规载荷并以0度的外倾角使轮胎接地为平面的状态下，将所述高模量橡胶层15的平均接地压力P1A规定在所述胎冠区域Yc的平均接地压力P1B的0.85～0.95倍的范围。

其中，对于所述平均接地压力P1A、P1B，如图3示意所示，测量求出所述接地状态下接地中心处的轮胎宽度方向上的接地压力分布，并将此时所述高模量橡胶层15的接地压力PA的平均值定义为所述平均接地压力P1A。另外，将所述接地压力分布中的所述胎冠区域Yc的接地压力PB的平均值定义为平均接地压力P1B。此外，通过使用各种压力传感器的现有方法能够求出所述接地压力分布。

另外，通过调整胎面表面2S的轮廓形状等，能够将所述平均接地压力的比P1A/P1B设定为所述0.85～0.95的范围。

这样，由于本实施方式的重载荷用轮胎1的所述平均接地压力的比P1A/P1B较高，因此能够将该轮胎称作虽然胎肩磨损较少但却具有易产生阶梯磨损的倾向的轮胎，通过形成所述辅助沟11以及形成高模量橡胶层15来抑制该阶梯磨损。另外通过形成辅助沟11能够进一步减少所述胎肩磨损。

详细而言，由所述辅助沟11划分的辅助花纹条部13作为磨损牺牲成分而发挥功能，使应当在相邻的主花纹条部12产生的磨损转移，进一步降低所述胎肩磨损。进而，由于该辅助花纹条部13减少了旋转时的横向力，从而抑制了主花纹条部12处的接地压力的上升，因此还能够减少在主花纹条部12所产生的阶梯磨损。

另外，由于所述高模量橡胶层15具有较高的弹性，因此能够减少接地压力较高时产生的接地时的剪切变形量（如图5所示）。并且，由于橡胶21本身弹性较高且难以磨损，因此与所述剪切变形量的减少相互作用，还能够有效地抑制主花纹条部12处的阶梯磨损。

此外，若所述平均接地压力之比P1A/P1B低于0.85，则胎肩磨损倾向过强，虽然阶梯磨损减少，但是会导致胎肩磨损变差，相反，若比P1A/P1B超过0.95，则阶梯差磨损倾向过强，虽然胎肩磨损减少，但是阶梯差磨损却变差。根据这样的观点，所述比P1A/P1B的下限优选为0.87以上，上限优选为0.93以下。

另外，若辅助花纹条部13的所述花纹条部宽度W2低于所述花纹条区域宽度Wr的0.05倍，则辅助花纹条部13的强度变得不足，从而会导致其强度在行驶中有可能完全丧失。另外，当花纹条部宽度W2超过花纹条区域宽度Wr的0.2倍时，辅助花纹条部13的刚性过高，无法充分发挥磨损牺牲成分的功能，另外由于旋转时的横向力未能得以充分缓冲、且主花纹条部12的接地压力减少效果降低等，从而使阶梯差磨损以及胎肩磨损双方变差。

另外，当所述高模量橡胶层15的橡胶层宽度W1a低于所述主花纹条部12的花纹条部宽度W1的0.3倍时，以及高模量橡胶层的橡胶厚度Ta低于所述胎面厚度T的0.1倍时，在磨损初期由于高模量橡胶层15受到摩擦而消失，因此无法充分抑制阶梯磨损。相反，当所述橡胶层宽度W1a超过花纹条部宽度W1的0.6倍、以及橡胶厚度Ta超过胎面厚度T的0.5倍时，高模量橡胶层15的橡胶量过大，从而会使滚动阻力性能降低，并对燃油经济性造成不良影响。根据这样的观点，所述橡胶层宽度W1a的下限优选为所述花纹条部宽度W1的0.45倍以上，上限优选为所述花纹条部宽度W1的0.55倍以下。另外，所述橡胶厚度Ta的下限优选为所述胎面厚度T的0.3倍以上，另外上限优选为所述胎面厚度T的0.35倍以下。

对于所述高模量橡胶层15的橡胶21，其复弹性模量E*1优选处于5.55MPa～5.75MPa的范围，若低于5.55MPa，则存在剪切变形量的减少的效果以及橡胶的耐磨损性不足的倾向，使得抑制所述阶梯磨损等的效果变得不充分。相反，若超过5.75MPa，则会导致滚动阻力性能降低的倾向。另外，对于所述其余部分的橡胶20，其复弹性模量E*2优选处于4.95MPa～5.45MPa的范围，若低于4.95MPa，则高模量橡胶层15以外的部分的磨损加速，对磨损寿命造成不良影响，相反若超过5.45MPa，则难以提高滚动阻力性能。同样，高模量橡胶层15的橡胶21的损失正接tanδ1优选为0.108～0.122，另外，所述橡胶20的损失正接tanδ2优选为0.068～0.082。此外，所述复弹性模量E＊以及损失正接tanδ的值，是基于JIS-K6394的规定，利用（株）岩本制作所制造的“粘弹性分光仪”，在初期变形（10%）、振幅（±1%）、频率（10Hz）、变形模式（拉伸）、测定温度（70℃）的条件下测定的。

另外，为了充分发挥基于所述辅助花纹条部13的所述功能，所述辅助沟11的沟深度D1优选处于所述胎肩周向主沟10s的沟深度D2的0.6～1.0倍的范围。另外，辅助花纹条部13的外表面优选配置成：从胎面假想面X向径向内侧隔开1.5mm～3.5mm的距离d，并与该胎面假想面X平行，其中胎面假想面X是将所述主花纹条部12的外表面延长后的假想面。

若辅助沟11的所述沟深度D1小于所述沟深度D2的0.6倍，则辅助花纹条部13的刚性过高，无法充分发挥作为磨损牺牲成分的功能，并且存在如下倾向：由于旋转时的横向力未得以充分缓冲、且主花纹条部12的接地压力减小得效果降低等，从而使阶梯差磨损以及胎肩磨损双方均变差。相反，若超过1.0倍，则辅助花纹条部13变得强度不足，从而导致该强度在行驶中有可能完全丧失。另外，若所述距离d小于1.5mm，则减小主花纹条部12的接地压力的降低效果，相反，若超过3.5mm，则辅助花纹条部13无法接地，从而无法作为磨损牺牲成分而发挥功能。

另外，所述主花纹条部12的轮胎轴向外侧缘12e与第二带束层帘布7B的外端之间的轮胎轴向距离Le，优选为从轮胎赤道面Co到所述轮胎轴向外侧缘12e的距离Wt的5%以下。当所述第二带束层帘布7B的外端比所述轮胎轴向外侧缘12e更靠轮胎轴向内侧、并且所述距离Wt超过5%时，则接地压力在所述主花纹条部12的轮胎轴向外侧边缘部降低，从而存在产生胎肩磨损的倾向。相反，当所述第二带束层帘布7B的外端比所述轮胎轴向外侧缘12e更靠轮胎轴向外侧、并且所述距离Wt超过5%时，则所述第二带束层帘布7B的外端过度接近侧壁外面，从而存在以第二带束层帘布7B的外端为起点导致损伤的倾向。

以上虽然对本发明特别优选的实施方式进行了详述，但是本发明并不局限于图示的实施方式，能够变形为各种方式来实施。

实施例

基于表1的规格试制了具有图1所示的内部构造的重载荷用轮胎（11R22.5），并对各轮胎的耐不均匀磨损性能进行了比较。除表1记载的规格以外，各轮胎的规格实际上相同。此外，高模量橡胶层15使用了复弹性模量E＊1＝5.6MPa（损失正接tanδ＝0.115）的橡胶21，另外，顶胶层2GU的其余部分橡胶20使用了复弹性模量E＊2＝5.2MPa（损失正接tanδ＝0.075）的橡胶。

（1）耐不均匀磨损性能（胎肩磨损、阶梯磨损）

将供试轮胎安装于轮辋（22.5×8.25）、内压（800kPa）的高速公共汽车的所有车轮，在满载状态行驶了5万km的距离。并且，通过检查员的目视来测定行驶后的胎肩花纹条区域处的胎肩磨损、阶梯磨损产生的状况，并使用5分法进行了评价。分数越高表示性能越优异。

（2）燃油经济性能

各使用5台车辆进行上述5万km的行驶，通过将实施例1设为100的指数，对5台车辆的平均燃油经济性（平均每1升汽油的行驶距离）进行了评价。数值越大表示燃油经济性能越优异。

表1

Claims

1.一种重载荷用轮胎，具备：胎体，该胎体从胎面部经过胎侧部而到达胎圈部的胎圈芯；带束层，该带束层配置在所述胎体的径向外侧且在所述胎面部的内部，并且所述带束层包括多块带束层帘布，多块所述带束层帘布包括：胎体侧的第一带束层帘布、和重叠配置在该第一带束层帘布的径向外侧的宽度最大的第二带束层帘布，所述重载荷用轮胎的特征在于，

2.根据权利要求1所述的重载荷用轮胎，其特征在于，

所述辅助沟的沟深度（D1）处于所述胎肩周向主沟的沟深度（D2）的0.6～1.0倍的范围。

3.根据权利要求1或2所述的重载荷用轮胎，其特征在于，

所述辅助花纹条部的外表面被配置成从胎面假想面向径向内侧隔开1.5mm～3.5mm的距离（d），且与该胎面假想面平行，所述胎面假想面是将所述主花纹条部的外表面延长后的假想面。

4.根据权利要求1~3中任意一项所述的重载荷用轮胎，其特征在于，

所述主花纹条部的轮胎轴向外侧缘与所述第二带束层帘布的外端之间的轮胎轴向距离（Le）为从轮胎赤道面到所述主花纹条部的所述轮胎轴向外侧缘的距离（Wt）的5%以下。