CN103253087A - 充气轮胎 - Google Patents

Abstract

一种充气轮胎，其包含胎面部、一对胎侧部，一对每个其内均具有胎圈芯的胎圈部，其中，在标准状态下的包括轮胎轴线的轮胎子午线截面中，胎面部分的胎面宽度TW（mm)为标准轮胎宽度YW的80-90%，所述标准状态是指轮胎被安装在标准轮辋上并且被充气至标准压力但没有装载轮胎负荷，由胎面部的肩部区域至胎侧部的轮廓包括：用于限定肩部区域的肩部轮胎，其为中心在轮胎内侧并且曲率半径为35至55mm的的弧线，用于限定胎侧部中的至少一部分的胎侧轮廓，其为中心在轮胎内侧的弧线，以及在肩部轮廓与胎侧轮廓之间平滑地连接的支撑轮廓，其中该支撑轮辋为中心在轮胎外侧并且曲率半径为20至60mm的弧线。

Description

充气轮胎

技术领域

本发明涉及一种充气轮胎，其具有改善了乘坐舒适性、低滚动阻力以及刹车性能的轮廓。

背景技术

充气轮胎具有由胎面部的轴向外侧肩部区域延伸至胎侧部的轮廓，此轮廓通常可决定其乘坐舒适性、低滚动阻力以及刹车性能。参照图3，轮胎具有包含肩部区域b的胎面部“a”。在肩部区域b的轮廓“e”被改变从而使其曲率半径R2改变至如虚线所示的较大曲率半径R1的情况中，由于肩部区域b将被圆形化，故乘坐舒适性由于作用于肩部区域b上的接触压力减少而得到改善。同样地，因为肩部部分b上形成的橡胶厚度趋于更薄，故轮胎的滚动阻力因较小的轮胎重量而降低。

然而，这样的轮胎由于胎面部的较小接地面积而倾向于具有令人不满意的刹车性能。

为了改善轮胎的刹车性能，可以增大胎面宽度以便具有较大的接地面积。然而，如果胎面宽度增大，位于胎面部与胎侧部之间的支撑部分(buttressportion)上的橡胶的厚度倾向于增加，由此，滚动阻力会因较大的轮胎重量而劣化。此外，乘坐舒适性也会因支撑部分的更小变形而劣化。

为了改善其各种性能，提出一种轮胎，其具有沿着渐开线(involutes line)延伸的胎面轮廓。例如，该胎面轮廓，具有由轮胎赤道线至轮胎轴向外侧逐渐减小的曲率半径，这使得胎面部上的接地压力沿轮胎轴线方向是均一的，由此可改善耐磨性以及操纵稳定性。

然而，就胎面肩部区域以及胎侧部来说，这样的轮廓线并没有得到充分的改善，于是乘坐舒适性、滚动阻力以及刹车性能可能劣化。

发明内容

本发明鉴于上述情形而完成，主要目的在于提供一种充气轮胎，其具有改善了乘坐舒适性、低滚动阻力以及刹车性能的轮廓。

根据本发明，可以提供一种充气轮胎，其包含胎面部、一对胎侧部、一对各自其内均具有胎圈芯的胎圈部，经由胎面部和胎侧部在胎圈芯之间延伸的胎体，设置于胎体径向外侧的胎面部中的带束层，其特征在于，在标准状态下的包括轮胎轴线的轮胎子午线截面中，胎面部的胎面宽度TW(mm)为标准轮胎宽度YW的80-90％，所述标准状态是指轮胎被安装在标准轮辋上并且充气至标准压力但没有装载轮胎负荷，由胎面部的肩部区域至胎侧部的轮廓包括：用于限定肩部区域的肩部轮廓，其是中心在轮胎内侧并且曲率半径为35-55mm的弧线；用于限定胎侧部中的至少一部分的胎侧轮廓，其是中心在轮胎内侧的弧线；以及在肩部轮廓与胎侧轮廓之间平滑地连接的支撑轮廓，其中该支撑轮廓为中心在轮胎外侧并且曲率半径为20至60mm的弧线。

附图说明

图1为显示本发明实施方式的充气轮胎的左侧剖视图。

图2显示图1所示轮胎的轮廓。

图3显示常规充气轮胎的剖视图。

具体实施方式

参照附图对本发明的实施方式进行详细说明。

图1显示根据本发明实施方式的在标准状态下包括轮胎轴线的轮胎子午线截面中的充气轮胎1。这里，标准状态是指轮胎1被安装在标准轮辋上并且被充气至标准压力但没有装载轮胎负荷。

标准轮辋是由标准组织官方批准或推荐用于轮胎的轮辋，例如，标准轮辋为JATMA中指定的“标准轮辋(standard rim)”、ETRTO中的“测定轮辋(Measuring Rim)”、TRA中的“设计轮辋(Design Rim)”等等。标准压力是指JATMA中的“最大气压(maximum air pressure)”、ETRTO中的“充气压力(Inflation Pressure)”、以及TRA中“各种冷充气压力下的轮胎负荷极限(TireLoad Limits at Various Cold Inflation Pressures)”表中的最大压力等等。但对于客车轮胎，其标准压力普遍定为180kPa。

如图1所示，根据本发明实施方式的充气轮胎1包含：胎面部2；一对胎侧部3，它们各自均由胎面部2的轴向外端径向地向内延伸；以及一对胎圈部4，它们各自均设置于胎侧部3的径向内侧并且在其内具有胎圈芯5。例如，轮胎1，在该实施方式中被图示为具有65％纵横比(aspect ratio)的客车轮胎。纵横比为轮胎截面高度H与标准轮胎宽度YW的比率。

轮胎1包括：经由胎面部2和胎侧部3在胎圈芯5之间延伸的胎体6；以及胎面部2中的设置在胎体6的径向外侧的带束层7。

胎体6包括至少一个胎体帘布层(在该实施方式中设置一个胎体帘布层)，该胎体帘布层由橡胶化的胎体帘线构成，其中胎体帘线以相对于轮胎赤道线C成70至90度的角度排列。胎体帘线可以使用有机纤维帘线例如聚酯、尼龙、人造丝、芳族聚酰胺等。

该实施方式中的带束层7包含两个钢丝帘线的带束帘布层7a和7b，其中钢丝帘线相对于轮胎赤道线C以10至35度的角度排列，使得帘布层的每根钢丝帘线被交叉。因此，胎面部2的刚度被稳固地提高。带束层帘线同样可以使用有机纤维帘线例如芳族聚酰胺、人造丝等。

为了改善轮胎的高速耐久性，优选在带束层7上设置带层8，该带层8的带层帘线相对于轮胎赤道线C以0至5度的角度设置。优选带层8至少轴向覆盖带束层7的两端部分以防止其在高速运行时升高。带层帘线优选使用具有低弹性模量的有机纤维帘线。

标准状态下的包括轮胎轴线的轮胎子午线截面中，胎面部2的胎面宽度TW(mm)为标准轮胎宽度YW的80-90％。

这里，胎面宽度TW为在标准状态下测量的作为胎面边缘之间的轴向距离的宽度。胎面边缘是在轮胎外倾角为零时在负荷条件下出现的接地路径的轴向最外侧的边缘。该负荷条件是轮胎被安装在标准轮辋上并且被充气至标准压力以及装载有标准轮胎负荷。标准轮胎负荷是指JATMA中的“最大负荷能力(maximumload capacity)”、ETRTO中的“负荷能力(Load Capacity)”、以及TRA中上述表格中的“最大值(the maximum value)”等等。然而，在客车轮胎的情况下，标准轮胎负荷普遍定义为最大轮胎负荷的88％。

此外，参照图1以及图2，由胎面部2的肩部区域10至胎侧部3的轮胎轮廓L被改善从而包括：用于限定肩部区域10的肩部轮廓L1，其为中心在轮胎内侧并且曲率半径R1为35至55mm的弧线；用于限定胎侧部3的至少一部分的胎侧轮廓L2，其为中心在轮胎内侧的弧线；在肩部轮廓L1与胎侧轮廓L2之间平滑地连接的支撑轮廓L3，其中该支撑轮廓L3为中心在轮胎外侧并且曲率半径R3为20至60mm的弧线。例如，在肩部区域10之间的胎冠部分具有曲率半径TR为50至800mm的轮廓。

因为肩部轮廓L1具有35至55mm的相对大的曲率半径R1，故作用在肩部区域10上的接触压力倾向于减少，从而乘坐舒适性改善。此外，肩部区域10上的橡胶厚度倾向于较薄，轮胎的滚动阻力因为轮胎重量减少而降低。此外，因为胎面宽度TW(mm)被设置为标准轮胎宽度YW(mm)的80-90％，故获得胎面部2的较大接地宽度，从而也改善了刹车性能。此外，因为支撑轮廓L3形成为其中心在轮胎外侧并且曲率半径R3为20至60mm的弧线，故支撑部分上的橡胶厚度倾向于较薄，于是滚动阻力因重量减少而进一步地降低。

支撑轮廓L3在轮胎外表面形成凹痕，当装载轮胎负荷时，该凹痕可以改善胎侧部3的柔韧性。因此，在行驶期间，胎侧部3的变形趋于大于胎面部2的变形。通常，胎面部2的变形对滚动阻力的影响大于胎侧部3的。因此，由于根据本发明的轮胎1在胎面部2中具有相对小的变形，故滚动阻力也被降低，此外，因为胎侧部3有效地吸收来自地面的冲击，故乘坐舒适性也得以改善。

这里，当胎面宽度TW少于标准轮胎宽度YW的80％时，胎面部2的接地面积倾向于减少，由此，刹车性能下降。当胎面宽度TW超过标准轮胎宽度YW的90％时，支撑部分以及胎侧部3上的橡胶厚度倾向于较厚，从而会提高滚动阻力。优选胎面宽度TW在标准轮胎宽度YW的85-90％的范围内。

当肩部轮廓L1的曲率半径R1少于35mm时，作用在胎面边缘上的接地压力倾向于较大，从而乘坐舒适性容易降低。当肩部轮廓L1的曲率半径R1超过55mm时，可能不能获得充分的接地面积。优选肩部轮廓川的曲率半径R1在40至50mm的范围内。

当支撑轮廓L3的曲率半径R3少于20mm时，支撑部分上的橡胶厚度倾向于较薄，从而在其上容易出现应力集中以及损伤。当支撑轮廓L3的曲率半径R3超过60mm时，支撑部分上的橡胶厚度倾向于较厚，从而会劣化滚动阻力。更优选支撑轮廓L3的曲率半径R3不超过45mm，进一步优选不超过35mm，同时优选不低于25mm。

胎侧部3包括设置于胎体6轴向外侧的胎侧壁橡胶12。胎侧壁橡胶12在70℃下测量的损耗角正切少于0.14。胎侧壁橡胶12的橡胶组合物优选包括具有大量线状成分的聚丁二烯橡胶。具有大量线状成分的聚丁二烯橡胶是指具有极少分子支链的聚丁二烯橡胶。通过将如上所述的聚丁二烯橡胶添加入橡胶组合物中，可制成具有高硬度以及低发热的橡胶材料。至于胎侧壁橡胶12的橡胶组合物中的聚合物，也可以使用二烯基橡胶，例如天然橡胶(NR)、不同于前者的聚丁二烯橡胶、以及聚异戊二烯橡胶(IR)。

为了改善胎侧部3弯曲时的耐疲劳性以及滚动阻力，胎侧壁橡胶12在70℃下测量的损耗角正切优选在0.06至0.14的范围内。

这里，正切值(tanδ)是通过在温度70℃、动态应变振幅+/-2％以及10Hz的频率的条件下使用IWAMOTO SEISAKUSYO制造的粘弹性谱仪，测量4mm(宽度)×30mm(长度)×2mm(厚度)的样本而获得的数值。

至于设置于支撑轮廓L3与胎体6之间的支撑橡胶13，可优选使用二烯基橡胶例如天然橡胶(NR)、聚丁二烯橡胶、以及聚异戊二烯橡胶(IR)。参照图1，为了改善耐切割性以及滚动阻力，支撑橡胶13具有1.5至8mm的从支撑轮廓L3至胎体6的外表面的最小厚度t。

参照下述实施例以及参考例对本发明进行更详细的说明，但是本发明并不局限于这些例子。例如，通过多个渐变的半径形成的弧线可以分别使用于轮廓L1、L2以及L3。此外，胎侧部2两侧上的轮廓L可相对于轮胎赤道线C不对称地形成。

对比试验

除了表1所示的细节外，具有图1所示相同内部结构的尺寸为195/65R15的客车用充气轮胎被制造并被测试。对于比较例1至5以及8，其每个支撑轮廓的半径中心均位于轮胎内侧。试验方法如下所述。

乘坐舒适性试验：

试验轮胎被安装在内压为230kPa的15×6JJ的安装在车辆(排量为1,800cc的FF汽车)中的轮辋上，试验驾驶者在试验场上驾驶车辆并根据自身感受评估乘坐舒适性。结果以分数表示在表1中，基于比较例1的值为6获得分数，其中分数越高，乘坐舒适性越好。

刹车性能试验：

上述试试车辆在试验场上行驶，并且在速度为100km/hr处突然刹车以便使AB S(防滑刹车系统)运作。测量每个轮胎的刹车距离。结果通过指数表示，以100表示比较例1的值为基准获得指数。

滚动阻力试验：

试验轮胎被安装在内压230kPa的15×6JJ的的轮辋上，使用测试机测定在速度为80km/h以及轮胎负荷为4.2kN处的滚动阻力。结果通过指数表示，基于比较例1的值为100获得指数。指数越小，滚动阻力越好。

耐久性测试：

上述试验之后，检查每个轮胎的支撑橡胶上是否存在裂纹。

根据试验结果，可以确认，与比较例相比，根据本发明的实施例的轮胎的乘坐舒适性，滚动阻力和刹车性能得到有效改善。

Claims (6)

1.一种充气轮胎，其包含：

胎面部，

一对胎侧部，

一对各自内部具有胎圈芯的胎圈部，

胎体，其经由胎面部和胎侧部在胎圈芯之间延伸，

在胎面部中设置于胎体的径向外侧的带束层，其特征在于，

在处于标准状态下、包括轮胎轴线的轮胎子午线截面中，胎面部的胎面宽度TW(mm)为标准轮胎宽度YW的80-90%，所述标准状态是指轮胎被安装在标准轮辋上并被充气至标准压力但没有装载轮胎负荷，

从胎面部的肩部区域至胎侧部的轮廓包括：

用于限定肩部区域的肩部轮廓，其为中心在轮胎内侧、曲率半径为35至55mm的弧线；

用于限定胎侧部至少一部分的胎侧轮廓，其为中心在轮胎内侧的弧线；以及

在肩部轮廓与胎侧轮廓之间平滑地连接的支撑轮廓，其中所述支撑轮廓为中心在轮胎外侧、曲率半径为20至60mm的弧线。

2.根据权利要求1所述的轮胎，其特征在于，所述胎面宽度TW（mm）为标准轮胎宽度YW的85-90%。

3.根据权利要求1或2所述的轮胎，其特征在于，所述肩部轮廓的曲率半径在40至50mm的范围内。

4.根据权利要求1或2所述的轮胎，其特征在于，所述支撑轮廓的曲率半径在20至45mm的范围内。

5.根据权利要求1或2所述的轮胎，其特征在于，所述胎侧部包括设置于胎体轴向外侧的胎侧壁橡胶，以及

所述胎侧壁橡胶在70℃下测量的损耗角正切小于0.14。

6.根据权利要求1或2所述的轮胎，其特征在于，从支撑轮廓至胎体外表面的最小橡胶厚度为1.5至8mm。

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