CN103221234A

CN103221234A - 充气轮胎

Info

Publication number: CN103221234A
Application number: CN2011800538254A
Authority: CN
Inventors: 北原宏太
Original assignee: Bridgestone Corp
Current assignee: Bridgestone Corp
Priority date: 2010-11-08
Filing date: 2011-11-08
Publication date: 2013-07-24
Anticipated expiration: 2031-11-08
Also published as: RU2013126482A; EP2639082A4; CN103221234B; WO2012063819A1; RU2570512C2; BR112013011228A2; JP2012101585A; US9211763B2; EP2639082B1; EP2639082A1; JP5587739B2; US20130206308A1

Abstract

提供一种充气轮胎，其中在改进充气轮胎的耐BES性和压穿强度的同时能确保轮胎的轻量性，该充气轮胎特别适用于大型乘用车辆的轮胎或额外负载轮胎。该充气轮胎包括：作为骨架的胎体（1）；和位于胎体的胎冠部的轮胎径向外侧的至少两个带束层（2a、2b），每个带束层通过对相对于轮胎周向倾斜配置的多个钢丝帘线涂覆橡胶形成。钢丝帘线由两条或更多芯线和围绕芯线捻合在一起的五条至七条鞘线组成。在带束层中的相邻钢丝帘线之间的间隔大于1.0mm并且不大于1.50mm，并且带束层的厚度不小于1.20mm并且不大于1.60mm。

Description

充气轮胎

技术领域

本发明涉及一种充气轮胎（在下文中，也简称为“轮胎”），并且更具体地，涉及一种用在高内压或高负载条件下并且优选用作额外负载轮胎（extraload tire）或者大型乘用车辆用轮胎的充气轮胎。

背景技术

近来，伴随着车辆大型化，也存在对大型乘用车辆轮胎的增长的需求。响应用户对于轮胎性能和外观的改进要求，能够在高内压和高负载条件下使用的被称为“额外负载轮胎”的设定增加。

用于这种额外负载轮胎或者用于大型乘用车辆的轮胎的带束处理或者带束层帘线所需性能的示例包括由与压穿强度（plunger energy）或耐带边分离（belt edge separation）性（带边分离；在下文中，还被称为“BES”）相关的规定所代表的耐久性。

其中，尽管压穿强度由整个轮胎的设计决定，而并非仅由改变带束的材料来决定，但是由于带束强度也具有大程度的影响，因此带束强度的增加会导致压穿强度的增加。充气轮胎的交叉带束层的使用产生了两个带束层之间的层间剪切应力而由此产生BES。特别是，由于用于大型乘用车辆的轮胎或者额外负载轮胎被设想用在诸如高内压或者高负载的严酷的环境下，因此带束层的边缘的剪切应力要高于普通的轮胎，因而，当采用与普通的轮胎相同的材料或相同的结构时，BES很可能发生，这是有问题的。

通常，用于轮胎的钢丝帘线需要具有优良的橡胶渗透特性并且需要是轻量的且便宜的。关于前者，橡胶渗透特性对于轮胎由于钉子等被刺穿时防止帘线中腐蚀的发展较为重要。关于后者，从考虑全球环境的角度来说，为了促进“3R”之一的减排（“REDUCE”），越轻越好，这意味着使用少量的材料，使资源得以节省。当使用昂贵的材料时，轮胎难以在公众中普及，因此需要降低成本。

作为涉及被用作带束的加强构件的钢丝帘线的改进技术，专利文献1公开了一种用于加强橡胶制品的钢丝帘线，该钢丝帘线包括由两条线组成的并且具有至少30mm的平均捻合节距的芯以及由围绕上述芯卷绕的六条线组成的鞘，其中鞘的线的直径ds相对于构成芯的线的直径dc的比（（ds/dc）×100）范围为58.0%<ds/dc<161.5%。专利文献2公开了包括芯和鞘的钢丝帘线，其中芯由具有相同直径且并列配置而不捻合在一起的两条丝组成，鞘由具有与芯丝的直径相同的直径且围绕所述芯卷绕的六条丝组成。其中在鞘丝之间存在间隙并且鞘丝的如下配置在鞘丝的每一捻合长度中至少出现一次：至少两个间隙具有相对于丝的直径d的1/3d的空隙或者更大。

此外，专利文献3公开了用于加强橡胶制品的钢丝帘线，该钢丝帘线包括芯和5至7条鞘线，在上述芯中并列配置两条芯线而不将它们捻合在一起，上述鞘线围绕上述芯捻合在一起，其中帘线的横截面形状基本是椭圆形，芯线的直径dc（mm）满足范围0.05≤dc<0.26，鞘线的直径ds（mm）满足范围0.05≤ds<0.26，并且芯线的直径dc与鞘线的直径ds的比dc/ds满足关系0.7<dc/ds<1。更进一步地，专利文献4公开了一种充气子午线轮胎，其中作为应用到交叉带束层的钢丝帘线，采用由线直径为0.10mm至0.20mm的6至10条钢线组成的具有单一帘布层结构或者芯-单一层鞘结构的钢丝帘线；其排列密度是40/50mm或更大；并且在带束层的相邻钢丝帘线之间的距离是0.3mm或更大。

相关技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开平9-158066号公报（权利要求等）

专利文献2：日本特开2005-120491号公报（权利要求等）

专利文献3：日本特开2007-63724号公报（权利要求等）

专利文献4：日本特开2007-90937号公报（权利要求等）

发明内容

发明要解决的问题

如上所述，对于用作轮胎用带束加强构件的钢丝帘线，传统中已经提出了各种构造。然而，并不存在满足如上所述的用于大型乘用车辆的轮胎或者额外负载轮胎的各种需要的充分的技术。

因此，本发明的目的在于克服上述问题并提供一种充气轮胎，使得在改进该充气轮胎的压穿强度和耐BES性的同时确保轮胎的轻量性，该充气轮胎特别地适用于大型乘用车辆的轮胎或者额外负载轮胎。

用于解决问题的方案

本发明人通过透彻地研究，发现上述问题可以分别通过使用具有特殊结构的钢丝帘线和将带束层中的相邻钢丝帘线之间的间隔以及带束层的厚度（gauge）限定为预定范围来克服上述问题，由此完成本发明。

换句话说，本发明的充气轮胎是：一种充气轮胎，所述充气轮胎包括：至少一层胎体，其作为骨架并在一对胎圈部之间环状地延伸；和位于所述胎体的胎冠部的轮胎径向外侧的至少两个带束层，每个所述带束层都通过用橡胶涂覆相对于轮胎周向倾斜配置的多个钢丝帘线而形成，其中所述钢丝帘线由两条或更多芯线和围绕所述芯线捻合在一起的五条至七条鞘线组成；在所述带束层中相邻的钢丝帘线之间的间隔大于1.0mm并且不大于1.50mm；并且所述带束层的厚度不小于1.20mm并且不大于1.60mm。

在本发明的轮胎中，优选地，在所述钢丝帘线中，所述芯线并列配置而并不捻合在一起。还优选地，所述芯线的线直径dc与所述鞘线的线直径ds不同。在这种情况下，优选地，所述鞘线的线直径ds与所述芯线的线直径dc的比满足ds/dc>1.2。此外，优选地，所述芯线的数量是两条。

发明的效果

通过本发明，通过采用上述的结构，能够获得如下充气轮胎，使得在改进充气轮胎的压穿强度和耐BES性的同时能确保轮胎的轻量化性能，该充气轮胎特别地适用于大型乘用车辆的轮胎或者额外负载轮胎。

附图说明

图1是示出了本发明的充气轮胎的一个实施例的宽度方向截面图。

图2的（a）、（b）是示出了鞘线在帘线中的分散状态的宽度方向截面图。

图3是示出了实施例中使用的钢丝帘线的示意性横截面图。

图4是示出了实施例中使用的另一钢丝帘线的示意性横截面图。

图5是示出了实施例中使用的又一钢丝帘线的示意性横截面图。

具体实施方式

下面，将参考附图说明本发明的实施方式。

图1示出了本发明的充气轮胎的一个实施例的宽度方向截面。如图所示，本发明的充气轮胎包括在一对胎圈部11之间环状延伸并作为骨架的一层胎体1，以及在胎体的胎冠部的轮胎径向外侧的两个带束层2a、2b。

尽管在示出的实施例中说明的是一层胎体1，但也可以使用两层或更多胎体。优选地，可以使用1层至2层。带束层2a、2b通过对相对于轮胎周向以15°至40°的角度倾斜配置的多个钢丝帘线涂覆橡胶形成。尽管在示出的实施例中说明的是两个带束层，但也可以设置三个或更多带束层，例如两个至四个带束层。

在本发明中，作为用于这种带束层2a、2b的钢丝帘线，采用包括两条或更多芯线以及围绕上述芯线捻合在一起的五条至七条鞘线并且具有M+N结构（M≥2，N=5至7）的钢丝帘线。如下所述，为了在确保带束的整体强度的同时确保在带束层中相邻的钢丝帘线之间的间隔，对于一条帘线，捻合在一起的线的数量越多越好。在这方面，当具有1×N结构的帘线中单丝的数量是例如七条或更多时，则变得难以确保帘线特性。另一方面，在使用具有M+N结构的帘线的情况中，由于与具有1×N结构的帘线的情况相比能够增加捻合在一起的单丝的数量，所以对整体强度的确保就变得容易。

尽管芯线的数量可以是两条或更多，但是由于数量是三条或者更多时维持适当的特性有时会变得困难，所以数量优选为两条。尽管芯线可以捻合在一起，但是优选地是使芯线并列地配置而不捻合在一起，因为这样当通过涂覆橡胶形成处理时、厚度能够被制造的较薄从而能够保持芯线的轻量性。此外，由于具有复捻结构的帘线厚度大，因此其具有大的重量并且帘线本身的成本昂贵，因此本发明采用上述的M+N结构。

在本发明中，不特别限制钢丝帘线的帘线直径以及芯线和鞘线的线直径，并且优选地，芯线的线直径dc与鞘线的线直径ds不同。特别地，当鞘线的线直径大于芯线的线直径时，能够确保鞘线之间的间隙足够大，以使橡胶均匀地渗透到帘线内侧，另外，消除了对未捻合起的芯线的耐疲劳性或者变形跟随特性下降的担心。更优选地，鞘线的线直径ds与芯线的线直径dc的比满足ds/dc>1.2。具体地，当鞘线的数量是五条时，上述比满足2.7>ds/dc>1.2；当鞘线的数量是六条时，上述比满足1.8>ds/dc>1.2；当鞘线的数量是七条时，上述比满足1.3>ds/dc>1.2。通过使得芯线细且鞘线粗，能够防止如图2（a）中所示的具有M+N结构的帘线的横截面中鞘线21的偏移，并且鞘线21能够如图2（b）所示适当地分散在芯线22的周围，由此能够对橡胶渗透特性起到促进作用。通过细化帘线，还能够获得轻量化效果。更进一步地，在本发明中，还优选地，上述帘线的长轴和短轴满足（长轴/短轴）>1.10。通过这种设置，帘线的横截面能够被制成扁平形状，并且帘线的重量和强度能够被高度地结合。

在本发明中，在带束层2a、2b中相邻的钢丝帘线之间的间隔设定为大于1.0mm而不大于1.50mm。通过使用上述的具有M+N结构的钢丝帘线并且通过将帘线间隔设定为与普通帘线相比宽的、大于1.0mm的范围，使得即使在将本发明应用到诸如额外负载轮胎等在严酷条件下使用的轮胎的情况中，也能够有效地抑制BES的发生。在上述帘线间隔是1.0mm或更低的情况中，耐BES性劣化；在上述帘线间隔大于1.5mm的情况中，带束的刚性降低引起诸如形状保持性等各种轮胎性能的问题。在以上任一情况中，都不能获得期望的效果。在本发明中，上述帘线间隔是指当在钢丝帘线的垂直方向截面中观察时帘线之间的距离。在本发明中，只要满足了上述帘线间隔，对带束层2a、2b中的钢丝帘线的排列密度（end count）并无特别限制。

此外，在本发明中，带束层2a、2b的厚度为1.20mm至1.60mm。在带束层的厚度小于1.20mm的情况中，在变形期间的层间应力变大并且耐BES性劣化；在厚度大于1.60mm的情况中，层重量增加太多。在任一上述情况中，都不能获得期望的效果。

在本发明的轮胎中，通过使用上述具有M+N结构的钢丝帘线并且通过满足上述帘线间隔和带束层厚度的条件，能够在保持轻量性的同时改进压穿强度和耐BES性。本发明具有如下优点：特别地，本发明即使在应用于诸如大型乘用车辆的轮胎或额外负载轮胎等在严酷条件下使用的轮胎的情况中，也能够确保耐BES性而不会使轻量性和压穿强度劣化。

只要上述条件被满足，本发明并无特别限制。除此以外，对于轮胎结构的细节或者每个构件的材料等均有特别限制，并且本发明也能够由适当选择的传统公知的结构或材料构成。

例如，尽管在示出的实施例中，覆盖层3和层叠层4设置在带束层2a、2b的轮胎径向外侧，这些配置在本发明中是可选的并且可以不设置。覆盖层3和层叠层4均通过对相对于轮胎周向基本平行配置的有机纤维帘线涂覆橡胶形成。如图所示，至少一层覆盖层3被配置成横跨带束层2a、2b的全部长度或者较长长度；至少一层层叠层4被配置在带束层2a、2b的两端部区域处。

如图所示，在本发明的轮胎的一对胎圈部11中的每一个胎圈部中，嵌入胎圈芯5，并且胎体1围绕胎圈芯5从轮胎的内侧向轮胎的外侧折返而被接合。此外，在带束层2a、2b的胎冠部的外周配置胎面部12；在胎体1的侧部分别配置胎侧部13。更进一步地，在胎面部12的表面上，适当地形成胎面图案，并且在最内层形成内衬层（未示出）。更进一步地，在本发明的轮胎中，作为要填充在轮胎中的气体，可以使用其氧气分压变化的气体或普通空气、或者诸如氮气等非活性气体。

实施例

现在将通过实施例详细地说明本发明。

根据在下表中示出的条件以轮胎尺寸265/70R16制造各实施例和比较例的充气轮胎。使用一层胎体并且帘布层帘线的材料是聚酯。两个带束层以相对于轮胎周向的帘线角度是±26°的方式被配置成彼此交叉。图3示出了比较例1、比较例3的具有1×5结构的钢丝帘线的示意性的横截面；图4示出了比较例2、比较例4的具有1+6结构的钢丝帘线的示意性的横截面；并且图5示出了比较例5和实施例1至实施例6的具有2+6结构的钢丝帘线的示意性的横截面。

对于得到的每一个测试轮胎，根据下面的内容进行对耐BES性和带束单位面积重量的评价。结果一并在下表中示出。

【耐BES性的评价】

各测试轮胎被安装在JATMA中规定的标准轮辋上，被充以220kPa的内压并且在装载955kg负载的状态下压抵测试鼓，随后该轮胎以90km/h的速度行驶直到出现带束端部的故障（分离）。用直到故障发生的行驶距离的、视比较例1中的轮胎的故障发生时的距离为44时的指数表示结果。数值越大，表示BES发生时行驶距离越长，代表耐久性越优异。

【带束重量的评价】

测量每个带束的单位面积重量并且通过采用比较例1的重量为100的指数来表示。数值越小，轻量性越优异。

对于得到的每一个测试轮胎，确定带束的整体强度并且通过采用比较例1为100的指数来表示。数值越大，带束的整体强度越高，带束的耐久性越优异。基于上述结果，评价压穿强度（PE）。当数值是115或更高时，评价被表示为◎；当数值是106至114时，评价被表示为o；并且当数值是105或更低时，评价被表示为×。对于耐BES性，当数值是115或更高时，评价被表示为◎；当数值是86至114时，评价被表示为o；并且当数值是85或更低时，评价被表示为×。更进一步地，对于带束层的单位重量，当数值是109或更低时，评价被表示为◎；当数值是110至130时，评价被表示为o；并且当数值是131或更高时，评价被表示为×。基于这些评价结果，对于整体的评价，当不存在×并存在两个或更多◎时，评价是◎；当不存在×并存在一个◎时，评价是o；并且当存在×时，评价是×。这些结果一并在下表中示出。

[表1]

如上表中示出的，可以确定，在每个满足本发明的条件的实施例中，压穿强度和耐BES性两者均是优良的，并且确保了轻量性。

附图标记说明

1 胎体

2a、2b 带束层

3 覆盖层

4 层叠层5 胎圈芯11 胎圈部12 胎面部13 胎侧部

Claims

1.一种充气轮胎，所述充气轮胎包括：至少一层胎体，其作为骨架并在一对胎圈部之间环状地延伸；和位于所述胎体的胎冠部的轮胎径向外侧的至少两个带束层，每个所述带束层都通过用橡胶涂覆相对于轮胎周向倾斜配置的多个钢丝帘线而形成，其中

所述钢丝帘线由两条或更多芯线和围绕所述芯线捻合在一起的五条至七条鞘线组成；在所述带束层中相邻的钢丝帘线之间的间隔大于1.0mm并且不大于1.50mm；并且所述带束层的厚度不小于1.20mm并且不大于1.60mm。

2.根据权利要求1所述的充气轮胎，其特征在于，在所述钢丝帘线中，所述芯线并列配置而并不捻合在一起。

3.根据权利要求1所述的充气轮胎，其特征在于，在所述钢丝帘线中，所述芯线的线直径dc与所述鞘线的线直径ds不同。

4.根据权利要求2所述的充气轮胎，其特征在于，在所述钢丝帘线中，所述芯线的线直径dc与所述鞘线的线直径ds不同。

5.根据权利要求3所述的充气轮胎，其特征在于，所述鞘线的线直径ds与所述芯线的线直径dc的比满足ds/dc>1.2。

6.根据权利要求4所述的充气轮胎，其特征在于，所述鞘线的线直径ds与所述芯线的线直径dc的比满足ds/dc>1.2。

7.根据权利要求1所述的充气轮胎，其特征在于，所述芯线的数量是两条。