CN103909788A - 重载荷用轮胎 - Google Patents

Abstract

本发明提供重载荷用轮胎，抑制轮胎质量的增加，并且提高胎圈部的弯曲刚性且提高胎圈部的耐久性。重载荷用轮胎（1）具有胎体（6）。在胎圈部（4）设置有包括内片部（13a）和外片部（13b）的截面呈大致L字状的帘线加强层（13）。内片部（13a）的轮胎轴向的内端（13e）配置在比胎圈芯（5）的轮胎径向的内端（5e）靠轮胎径向内侧的位置。在胎圈部（4）设置有粘接于主体部（6a）的轮胎轴向内侧面（6s）的加强橡胶层（20）。加强橡胶层（20）的至少一部分位于将胎圈芯（5）投影于轮胎轴向内侧而成的胎圈芯投影区域（25）。加强橡胶层（20）由硫黄含有量为2.5～3.5phr且复弹性模量E＊为3.0～6.0MPa的橡胶组成物构成。

Description

重载荷用轮胎

技术领域

本发明涉及提高胎圈部的耐久性的重载荷用轮胎。

背景技术

如图3（a）所示，提出有在胎圈部a以包围胎圈芯f的方式设置有截面呈大致U字状的帘线加强层b的重载荷用轮胎。帘线加强层b例如由钢帘线排列而成的帘布构成。这样的帘线加强层b能够增大胎圈部a的弯曲刚性，提高操纵稳定性。

然而，这样的重载荷用轮胎因帘线加强层b而增加轮胎质量，因此有可能降低燃油性能。为了减小轮胎质量，如图3（b）所示，提出有在胎圈部a设置有截面呈大致L字状的帘线加强层b的重载荷用轮胎。

然而，与图3（a）的轮胎相比，图3（b）的轮胎行驶时的胎圈的变形大。并且，胎圈部的热量易蓄积在配置于胎体帘布c的主体部c1与内衬层i之间的隔离橡胶层e，特别是胎圈芯f的轮胎轴向内侧的区域。因此该部分的隔离橡胶层d存在因热劣化而固化，易在比较早期产生龟裂的问题。

例如，在下述专利文献1中提出有如下的重载荷用轮胎，即：通过在胎体帘布与胎圈芯之间具有由包括短纤维的橡胶构成的胎圈罩，来提高胎圈部的耐久性。然而即使是这样的重载荷用轮胎，也无法解决上述问题。

专利文献1：日本特开2003-237324公报

发明内容

本发明是鉴于上述那样的实际情况所做出的，主要目的在于提供一种重载荷用轮胎，设置有在胎圈芯的轮胎轴向内侧且粘接于胎体帘布的主体部的内侧面的加强橡胶层，并且确定该加强橡胶层的硫黄含有量以及复弹性模量，以此为基本，抑制轮胎质量的增加并且提高胎圈部的耐久性。

本发明中技术方案1所述的发明是一种重载荷用轮胎，具有由胎体帘布构成的胎体，该胎体帘布包括：从胎面部经过胎侧部而到达胎圈部的胎圈芯的轮胎径向内侧的主体部、和与该主体部连接并且绕上述胎圈芯而从轮胎轴向内侧向外侧折返的折返部，该重载荷用轮胎的特征在于，在包括轮胎旋转轴的轮胎子午线截面中，在上述胎圈部设置有截面呈大致L字状的帘线加强层，该帘线加强层包括：在上述胎圈芯的轮胎径向内侧沿轮胎轴向延伸的内片部、和与该内片部连接且沿着上述折返部而向轮胎径向外侧延伸的外片部，上述内片部的轮胎轴向的内端配置在比上述胎圈芯的轮胎径向的内端靠轮胎径向内侧的位置，在上述胎圈部设置有粘接于上述主体部的轮胎轴向内侧面的加强橡胶层，上述加强橡胶层的至少一部分位于将上述胎圈芯投影于轮胎轴向内侧而成的胎圈芯投影区域，上述加强橡胶层由硫黄含有量为2.5～3.5phr且复弹性模量E＊为3.0～6.0MPa的橡胶组成物形成。

另外，技术方案2所述的发明是在技术方案1所述的重载荷用轮胎的基础上，对于加强橡胶层的上述橡胶组成物而言，在橡胶成分100质量份中包含70～100质量份天然橡胶。

另外，技术方案3所述的发明是在技术方案1或2所述的重载荷用轮胎的基础上，上述加强橡胶层的厚度为1.0～2.5mm。

另外，技术方案4所述的发明是在技术方案1～3中任意一项所述的重载荷用轮胎的基础上，上述加强橡胶层分别向轮胎径向内侧以及外侧越过上述胎圈芯投影区域而沿轮胎径向延伸，上述加强橡胶层的轮胎径向的长度为20～40mm。

另外，技术方案5所述的发明是在技术方案1～4中任意一项所述的重载荷用轮胎的基础上，上述胎圈芯其截面呈大致多边形状，包括：沿轮胎轴向延伸的轮胎径向的外表面以及内表面；在轮胎轴向内侧与上述外表面以及上述内表面连接且沿轮胎径向延伸的内侧面；在轮胎轴向外侧与上述外表面以及上述内表面连接且沿轮胎径向延伸的外侧面，在将上述内侧面投影于轮胎轴向内侧而成的内侧面投影区域中，上述加强橡胶层粘接于上述主体部的上述轮胎轴向内侧面的整个面。

本发明的重载荷用轮胎在胎圈部设置有截面呈大致L字状的帘线加强层，该帘线加强层包括：在胎圈芯的轮胎径向内侧沿轮胎轴向延伸的内片部、和与该内片部连接且沿着折返部而向轮胎径向外侧延伸的外片部。并且，内片部的轮胎轴向的内端配置在比胎圈芯的轮胎径向的内端靠轮胎径向内侧的位置。这样的重载荷用轮胎抑制轮胎质量的增加，并且提高胎圈部的弯曲刚性，提高操纵稳定性。

在本发明的重载荷用轮胎的胎圈部设置有粘接于胎体帘布的主体部的轮胎轴向内侧面的加强橡胶层，加强橡胶层的至少一部分位于将胎圈芯投影于轮胎轴向内侧而成的胎圈芯投影区域。并且，加强橡胶层由硫黄含有量为2.5～3.5phr且复弹性模量E＊为3.0～6.0MPa的橡胶组成物形成。这样的加强橡胶层抑制行驶时发热。因此抑制在胎圈芯的轮胎轴向内侧的隔离橡胶层的热固化以及龟裂的产生，从而提高胎圈部的耐久性。

附图说明

图1是表示本发明的重载荷用轮胎的一个实施方式的剖视图。

图2是图1的胎圈部的放大剖视图。

图3（a）是设置有截面呈大致U字状的帘线加强层的胎圈部的放大剖视图，（b）是设置有截面呈大致L字状的帘线加强层的胎圈部的放大剖视图。

附图标记说明:1…轮胎；2…胎面部；4…胎圈部；5…胎圈芯；6a…主体部；6b…折返部；6s…轮胎轴向内侧面；6…胎体；13a…内片部；13b…外片部；13…帘线加强层；20…加强橡胶层；25…胎圈芯投影区域。

具体实施方式

以下，基于附图说明本发明的一个实施方式。

图1是本实施方式的重载荷用轮胎1（以下，有时只称为“轮胎”）的正规状态下的包括轮胎旋转轴的轮胎子午线剖视图。其中，正规状态是将轮胎轮辋组装成正规轮辋（省略图示）、填充正规内压且无负载的状态。以下，在未特殊说明的情况下，轮胎各部的尺寸等是在该正规状态下测量的值。

另外上述“正规轮辋”是指在包括轮胎所依据的规格在内的规格体系中，按照每个轮胎规定该规格的轮辋，例如若为JATMA则表示“标准轮辋”，若为TRA则表示“Design Rim”，若为ETRTO则表示“Measuring Rim”。

另外“正规内压”是指在包括轮胎所依据的规格在内的规格体系中，按照每个轮胎规定各规格的空气压，若为JATMA则表示“最高气压”，若为TRA则表示表“TIRE LOAD LIMITS AT VARIOUS COLDINFLATION PRESSURES”所记载的最大值，若为ETRTO则表示“INFLATION PRESSURE”。

如图1所示，本实施方式的重载荷用轮胎1具有：从胎面部2经过胎侧部3而到达胎圈部4的胎圈芯5的胎体6、配置在该胎体6的轮胎径向外侧且在胎面部2的内侧的带束层7、形成轮胎内腔面10的内衬层11、以及胎体6与内衬层11之间的隔离橡胶层12。

胎体6例如由1层胎体帘布6A构成。该胎体帘布6A包括：从胎面部2经过胎侧部3而到达胎圈部4的胎圈芯5的轮胎径向内侧的主体部6a、和与该主体部6a连接且绕胎圈芯5而从轮胎轴向内侧向外侧折返的折返部6b。胎体帘布6A例如由被贴胶覆盖的帘线构成，相对于轮胎赤道C例如以70～90°的角度排列。

在本实施方式中，带束层7是四层带束帘布7A至7D向带束帘线相互交叉的方向在轮胎径向上重叠而成的，其中带束帘布7A至7D是将带束帘线相对于轮胎赤道C例如以15～45度的角度倾斜地排列而成的。该带束帘线例如适合采用钢帘线。

内衬层11从胎面部2经过胎侧部3而到达胎圈部4，且配置于轮胎内腔面10的大致整个区域。内衬层11例如由在橡胶成分100质量份中配合有丁基橡胶（或其衍生物）60质量份以上，优选为80质量份以上，更优选为100质量份的丁基类橡胶等非透气性橡胶构成。

在丁基类橡胶中，作为丁基橡胶（或其衍生物）以外的剩余部分橡胶，可以使用天然橡胶（NR）、异戊二烯橡胶（IR）、丁二烯橡胶（BR）、苯乙烯丁二烯橡胶（SBR）等二烯类橡胶，并且作为丁基橡胶的衍生物，可例举出氯化丁基橡胶、溴化丁基橡胶等卤化丁基橡胶。作为上述非透气性橡胶，可以使用异丁烯-对甲基苯乙烯共聚物的卤化物来代替上述丁基橡胶（或其衍生物）。

由于隔离橡胶层12夹装在内衬层11与胎体帘布6A之间，由此提高两者间的粘接力、防止层间剥离。另外，隔离橡胶层12抑制因硫化时的橡胶流动引起的内衬层11与胎体帘线的接触。本实施方式的隔离橡胶层12例如采用在橡胶成分100质量份中配合有天然橡胶（NR）60质量份以上，优选为80质量份以上，更优选为100质量份的NR类橡胶。作为隔离橡胶层12的剩余部分橡胶适合使用异戊二烯橡胶（IR）或丁二烯橡胶（BR）。

图2是本实施方式的重载荷用轮胎的胎圈部4的放大剖视图。如图2所示，胎圈部4利用从胎圈芯5向轮胎径向外侧延伸的胎圈三角胶8以及帘线加强层13而被加强。

胎圈芯5例如是将胎圈钢丝19卷绕为多列多层的环状体。胎圈芯5例如截面呈大致多边形状，包括：沿轮胎轴向延伸的轮胎径向的外表面14和内表面15；在轮胎轴向内侧将外表面14和内表面15之间连接起来的内侧面16；在轮胎轴向外侧将外表面14和内表面15之间连接起来的外侧面17。本实施方式的胎圈芯5的截面形成为横长的扁平六边形状。

在胎圈芯5的周围卷绕用于防止胎圈钢丝19松散的包覆层18。作为该包覆层18，能够适当地采用以往的材料，例如只由橡胶材料形成的橡胶层、由在橡胶材料中埋设有帘线的帘线层以及覆盖橡胶的帆布构成的帆布层等。

胎圈三角胶8在胎体帘布6A的主体部6a与折返部6b之间向轮胎径向外侧以截面大致呈三角形状地延伸。胎圈三角胶8例如由复弹性模量E＊为15～60MPa的硬质橡胶构成。这样的胎圈三角胶8有效地增大胎圈部4的弯曲刚性，从而提高操纵稳定性。

在本说明书中，橡胶的复弹性模量E＊是以JIS-K6394的规定为基准，在下述条件下使用（株）岩本制作所制造的粘弹性分光仪测量得到的值。

初始变形：10%

摆幅：±2%

频率：10Hz

变形模式：拉伸

测量温度：70℃

帘线加强层13由钢帘线帘布层构成，该钢帘线帘布层是将钢帘线相对于轮胎周向例如以15～60°的角度倾斜地排列而成的。

帘线加强层13其截面呈大致L字状，包括：在胎圈芯5的轮胎径向内侧沿轮胎轴向延伸的内片部13a、和与该内片部13a连接且沿着折返部6b而向轮胎径向外侧延伸的外片部13b。内片部13a的轮胎轴向的内端13e配置在比胎圈芯5的轮胎径向的内端5e靠轮胎径向内侧的位置。与图3（a）所示的截面呈大致U字状的帘线加强层相比，这样的帘线加强层13较为轻，从而抑制轮胎质量的增加并且提高胎圈部4的弯曲刚性，从而提高操纵稳定性。

在胎圈部4还设置有粘接于主体部6a的轮胎轴向内侧面6s的加强橡胶层20。加强橡胶层20的至少一部分位于胎圈芯5投影于轮胎轴向内侧而成的胎圈芯投影区域25。

对加强橡胶层20的配合以及物理特性进行各种变化并进行了实验，其结果判明：通过将加强橡胶层20的复弹性模量E＊确定为一定范围，从而抑制加强橡胶层20以及隔离橡胶层12的热固化。并且，加强橡胶层20的硫黄含有量若减小，则硫化时配合于主体部6a的贴胶中的硫黄会向加强橡胶层20转移。其结果判明了主体部6a的贴胶的硫化变得不充分，进而在该部分降低胎圈部4的耐久性。

加强橡胶层20由硫黄含有量为2.5～3.5phr且复弹性模量E＊为3.0～6.0MPa的橡胶组成物构成。与隔离橡胶层12相比，这样的加强橡胶层20的复弹性模量E＊小且抑制行驶时发热。因此抑制在胎圈芯5的轮胎轴向内侧的隔离橡胶层12的热固化以及龟裂的产生，从而提高胎圈部4的耐久性。

本发明的加强橡胶层20由于确定了硫黄含有量，因此在硫化过程中来自主体部6a的贴胶的硫黄的转移被抑制到最小限度。因此抑制主体部6a的贴胶的硫化不足，进而抑制胎圈部4的耐久性的降低。

在加强橡胶层20的橡胶组成物的硫黄含有量小于2.5phr的情况下，则硫化时主体部6a的贴胶的硫黄向加强橡胶层20转移，因此有可能产生主体部6a的硫化不足，进而降低胎圈部4的耐久性。相反，在加强橡胶层20的橡胶组成物的硫黄含有量大于3.5phr情况下，则加强橡胶层20和隔离橡胶层12的复弹性模量增大、行驶时的发热量增大，进而有可能因热固化而在隔离橡胶层12上产生龟裂。因此加强橡胶层20的硫黄含有量优选为2.7phr以上，更优选为2.9phr以上，另外优选为3.3phr以下，更优选为3.1phr以下。

考虑到硫黄从主体部6a的贴胶转移，硫化前的加强橡胶层20的硫黄含有量例如设定为2.3～3.3phr。由此成形处于上述硫黄含有量以及复弹性模量E＊的范围内的加强橡胶层20。

在加强橡胶层20的橡胶组成物的复弹性模量E＊小于3.0MPa的情况下，则硫化时会产生橡胶流动，因此有可能无法确保加强橡胶层20的充分的厚度。相反，在加强橡胶层20的橡胶组成物的复弹性模量E＊大于6.0MPa的情况下，则会增大行驶时因反复变形所产生的热量，进而因加强橡胶层20以及隔离橡胶层12的热量而易产生劣化。因此加强橡胶层20的复弹性模量E＊优选为3.5MPa以上，更优选为4.0MPa以上，另外优选为5.5MPa以下，更优选为5.0MPa以下。

作为构成加强橡胶层20的橡胶聚合物，例如可列举出天然橡胶（NR）、丁二烯橡胶（BR）、苯乙烯丁二烯橡胶（SBR）、聚异戊二烯橡胶（IR）、丁腈橡胶（NBR）或氯丁二烯橡胶（CR）等。其中特别适合使用力学强度优异的天然橡胶。

加强橡胶层20的橡胶组成物，在橡胶成分100质量份中优选为包括天然橡胶70质量份以上，更优选为85质量份以上，最优选为100质量份。这样的加强橡胶层20增大加强橡胶层20的断裂能量，提高胎圈部4的耐久性。

在本实施方式中，在胎圈芯投影区域25形成有加强橡胶层20和隔离橡胶层12这两层。胎圈芯投影区域25也可以包括只由加强橡胶层20形成的区域。

在加强橡胶层20的厚度t1小的情况下，隔离橡胶层12在胎圈芯投影区域25内的橡胶厚度相对增大，有可能易产生热固化。相反，在加强橡胶层20的厚度t1大的情况下，被加强橡胶层20吸收的硫黄的量增大，因而发生主体部6a的硫化不足，进而有可能降低胎圈部4的耐久性。因此加强橡胶层20的厚度t1优选为1.0mm以上，更优选为1.5mm以上，另外优选为2.5mm以下，更优选为2.0mm以下。

根据抑制隔离橡胶层12的龟裂的观点，加强橡胶层20优选设置于整个胎圈芯投影区域25。即，加强橡胶层20优选分别向轮胎径向内侧以及外侧越过胎圈芯投影区域25而沿轮胎径向延伸。胎圈芯投影区域25因行驶时胎圈部的变形而作用有较大的拉伸应力，因此在该部分设置加强橡胶层20，由此有效地提高胎圈部的耐久性。

加强橡胶层20的径向的长度L1优选为20mm以上，更优选为25mm以上，另外优选为40mm以下，更优选为35mm以下。在加强橡胶层20的径向长度L1小的情况下，则隔离橡胶层12在胎圈芯投影区域25内的橡胶体积相对增大，因此有可能易产生热固化。相反，在加强橡胶层20的径向长度L1大的情况下，主体部6a的贴胶的硫黄在大范围内被加强橡胶层20吸收，因此发生主体部6a的硫化不足，进而有可能降低胎圈部4的耐久性。

在胎圈芯5的截面为大致多边形形状的情况下，隔离橡胶层12的热固化以及龟裂特别容易在胎圈芯的内侧面16投影于轮胎轴向内侧的内侧面投影区域26发生。因此加强橡胶层20在胎圈芯5的内侧面投影区域26优选粘接于主体部6a的轮胎轴向内侧面6s的整个面。由此更有效地抑制隔离橡胶层12的热固化以及龟裂的产生，提高胎圈部4的耐久性。

以上，虽然对本发明的重载荷用轮胎进行了详细地说明，但本发明不限定于上述具体实施方式，而是能够变更为各种方式来实施。

实施例

基于表1的规格试制了形成图1的基本构造的尺寸为11R22.5的重载荷用轮胎。对各供试轮胎测试了热劣化前后的加强橡胶层的复弹性模量E＊、热劣化前后的加强橡胶层的断裂能量、加强橡胶层的粘接力以及热劣化后的胎圈耐久性。针对不具有加强橡胶层的比较例1、2，对胎圈芯投影区域内的隔离橡胶层也进行了同样的测试。测试方法如下。

＜热劣化前后的加强橡胶层的复弹性模量E＊＞

对各测试轮胎测量了未使用状态的加强橡胶层的复弹性模量E＊1以及在下述条件下热劣化后的供试轮胎的加强橡胶层的复弹性模量E＊2。

安装轮辋：7.50×22.5

轮胎内压：750kPa

热劣化方法：在温度80℃的环境中放置一周

＜热劣化前后的加强橡胶层的断裂能量＞

对各测试轮胎测试了未使用状态的加强橡胶层的断裂能量e1、以及在上述条件下热劣化后的加强橡胶层的断裂能量e2。断裂能量是通过使块状的锤自由落下并碰撞胎圈部，根据产生断裂（pinch cut）时的锤的落下能量来计算。结果以实施例1的热劣化前的断裂能量为100的指数来表示，数值越大表示断裂能量越大。

＜加强橡胶层的粘接力＞

测量了加强橡胶层与胎体帘布的粘接力。该粘接力表示将加强橡胶层的1个边为10mm的正方形的单位片从胎体帘布剥离时的拉伸强度。结果以实施例1的粘接力为100的指数来表示，数值越大表示粘接力越大、越好。

＜热劣化后的胎圈耐久性＞

在下述条件下热劣化后，在下述条件下利用滚筒试验机连续行驶，并测量了在胎圈部产生损伤为止的行驶时间。结果以实施例1为100的指数来表示，数值越大表示胎圈耐久性越高。

＜热劣化条件＞

安装轮辋：7.50×22.5

轮胎内压：750kPa

热劣化方法：在温度80℃、氧浓度90%的环境中放置6周

＜滚筒试验条件＞

纵向载荷：76.53kN

速度：20km/h

测试结果表示于表1。

表1

根据表1能够明确与比较例相比实施例的重载荷用轮胎有益地提高了胎圈耐久性。

Claims (5)

1.一种重载荷用轮胎，具有由胎体帘布构成的胎体，该胎体帘布包括：从胎面部经过胎侧部而到达胎圈部的胎圈芯的轮胎径向内侧的主体部、和与该主体部连接并且绕上述胎圈芯而从轮胎轴向内侧向外侧折返的折返部，该重载荷用轮胎的特征在于，

在包括轮胎旋转轴的轮胎子午线截面中，

在上述胎圈部设置有截面呈大致L字状的帘线加强层，该帘线加强层包括：在上述胎圈芯的轮胎径向内侧沿轮胎轴向延伸的内片部、和与该内片部连接且沿着上述折返部而向轮胎径向外侧延伸的外片部，

上述内片部的轮胎轴向的内端配置在比上述胎圈芯的轮胎径向的内端靠轮胎径向内侧的位置，

在上述胎圈部设置有粘接于上述主体部的轮胎轴向内侧面的加强橡胶层，

上述加强橡胶层的至少一部分位于将上述胎圈芯投影于轮胎轴向内侧而成的胎圈芯投影区域，

上述加强橡胶层由硫黄含有量为2.5～3.5phr且复弹性模量E＊为3.0～6.0MPa的橡胶组成物形成。

2.根据权利要求1所述的重载荷用轮胎，其特征在于，

对于上述加强橡胶层的上述橡胶组成物而言，在橡胶成分100质量份中包含70～100质量份天然橡胶。

3.根据权利要求1或2所述的重载荷用轮胎，其特征在于，

上述加强橡胶层的厚度为1.0～2.5mm。

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，

上述加强橡胶层分别向轮胎径向内侧以及外侧越过上述胎圈芯投影区域而沿轮胎径向延伸，

上述加强橡胶层的轮胎径向的长度为20～40mm。

5.根据权利要求1～4中任意一项所述的重载荷用轮胎，其特征在于，

上述胎圈芯其截面呈大致多边形状，包括：沿轮胎轴向延伸的轮胎径向的外表面以及内表面；在轮胎轴向内侧与上述外表面以及上述内表面连接且沿轮胎径向延伸的内侧面；在轮胎轴向外侧与上述外表面以及上述内表面连接且沿轮胎径向延伸的外侧面，

在将上述内侧面投影于轮胎轴向内侧而成的内侧面投影区域中，上述加强橡胶层粘接于上述主体部的上述轮胎轴向内侧面的整个面。