CN104066596A - 轮胎用增强构件及使用该轮胎用增强构件的充气轮胎 - Google Patents

Abstract

本发明的目的在于提供一种轮胎用增强构件，该轮胎用增强构件被构造成使得充分缓和了在拉伸力作用于该轮胎用增强构件时在轮胎用增强构件的帘线延伸方向端部处产生的应力集中。通过利用橡胶涂覆平行地排列的帘线来形成轮胎用增强构件。帘线均包括：帘线中央部，其是通过使用线材并且把线材捻合在一起构成的；以及帘线端部，其分别位于帘线中央部的帘线延伸方向两侧。线材的构成至少一个帘线端部的部分形成波形或螺旋形并且彼此分开。

Description

轮胎用增强构件及使用该轮胎用增强构件的充气轮胎

技术领域

本发明涉及一种轮胎用增强构件以及使用该轮胎用增强构件的充气轮胎。特别地，本发明涉及一种适用于胎体和/或增强层的轮胎用增强构件以及使用该轮胎用增强构件的充气轮胎。

背景技术

在充气轮胎中，传统上已经将由彼此平行排列的多根帘线以及设置在帘线上的涂覆橡胶构成的轮胎用增强构件用作构成胎体的构件和/或构成用于增强轮胎的待增强的各部分的增强层的构件。上述这种轮胎用增强构件的各帘线可以是通过捻合由钢或有机纤维制成的多条线材形成的单股构成的帘线或者是通过捻合多个单股形成的帘线。

构成轮胎的胎体、增强层等的轮胎用增强构件在轮胎被充填内压以及行驶时经受拉伸力(tensile force)。轮胎用增强构件的帘线的可延展性通常比涂覆帘线的橡胶的可延展性小，由此当轮胎用增强构件在填充内压以及行驶时经受拉伸力的情况下，使用该轮胎用增强构件的充气轮胎在轮胎用增强构件的帘线延伸方向两端部处产生归因于轮胎用增强构件上的应力集中导致的应变。结果，在使用轮胎用增强构件的充气轮胎中，在轮胎用增强构件的帘线等经受拉伸力的情况下，在增强构件的帘线延伸方向两端部易于产生裂纹和/或剥离等的故障。

鉴于上述问题，已经提出了如下技术：抑制轮胎用增强构件的帘线延伸方向端部处的应力集中以降低故障的产生并因而提高轮胎的耐久性能的技术；解捻构成轮胎用增强构件的帘线的端部处加捻的线材使得线材在增强构件的端部处以松散且分散的方式延伸的技术(例如，专利文献1)。

具体地，专利文献1提出了如下技术：轮胎用增强构件由帘线50和设置在该帘线上的橡胶(未示出)构成，解捻轮胎用增强构件的钢帘线50的端部51处的加捻的线材，使得帘线50的端部51由以分散方式直线状地延伸的线材52构成，以分散轮胎用增强构件的帘线延伸方向端部处的应力集中，从而降低轮胎中的故障的发生。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开昭57-30604号公报

发明内容

发明要解决的问题

然而，使用均具有如下端部的帘线的传统的轮胎用增强构件不能以令人满意的方式缓和该轮胎用增强构件经受拉伸力时的应力集中：在该端部处加捻的线材已经被解捻成使得线材以分散的方式直线状地延伸。换言之，前述传统的轮胎用增强构件在以令人满意的方式缓和该轮胎用增强构件上的应力集中以增强使用该轮胎用增强构件的充气轮胎方面仍然具有改善的余地。

鉴于此，本发明的第一目的是提供一种轮胎用增强构件，该轮胎用增强构件在增强构件经受拉伸力的情况下能够以令人满意的方式缓和增强构件的帘线延伸方向端部处的应力集中。此外，本发明的第二目的是提供一种充气轮胎，该充气轮胎能够抑制轮胎用增强构件的帘线延伸方向端部处的应力集中以降低故障的产生，因而能够展现出良好的耐久性能。

用于解决问题的方案

本发明的目的在于通过实现上述第一目的和二目的而有利地解决前述现有技术的问题。为了实现第一目的，本发明提供一种轮胎用增强构件，其特征在于，将橡胶涂覆到彼此平行排列的多根帘线来形成轮胎用增强构件，所述帘线由多条线材构成，并且具有通过捻合所述多条线材构成的帘线中央部和分别位于该帘线中央部的帘线延伸方向两侧的帘线端部，所述多条线材的构成帘线端部的至少一方的部分形成为波形或螺旋形，并且线材彼此分开。

在本发明中，帘线“彼此平行排列”的表述不代表帘线是数学上严格地彼此平行排列的，而是简单的表示帘线沿同一方向延伸。此外，“线材彼此分开”的表述表示这些线材不是加捻的，即线材的加捻节距是无限大的。

为了实现第二目的以有利地解决前述现有技术问题，本发明提供一种充气轮胎，其特征在于：该轮胎使用用于该轮胎的胎体和增强层的至少一方的前述轮胎用增强构件。通过将前述轮胎用增强构件用于充气轮胎，能够抑制轮胎用增强构件的帘线延伸方向端部处的应力集中，降低故障的发生以及提高轮胎的耐久性能。

发明的效果

根据本发明的轮胎用增强构件，能够在增强构件经受拉伸力的情况下，以令人满意的方式缓和轮胎用增强构件的帘线延伸方向端部处的应力集中。此外，根据本发明的充气轮胎，能够提供一种轮胎，该轮胎能够抑制轮胎用增强构件的帘线延伸方向端部处的应力集中，以降低故障的发生，因而能够展现良好的耐久性能。

附图说明

图1是根据本发明的代表的充气轮胎的轮胎宽度方向截面图。

图2是通过根据本发明的代表的轮胎用增强构件的一部分被移除来示出该轮胎用增强构件的内部结构的说明图。

图3是以放大的方式示出图2所示的轮胎用增强构件的帘线的帘线端部附近的立体图。

图4是以放大的方式示出传统的轮胎用增强构件的帘线的帘线端部附近的立体图。

具体实施方式

以下将参照附图详细地说明本发明的实施方式。本发明的充气轮胎特征在于：将本发明的轮胎用增强构件用作构成胎体的构件和/或构成用于增强轮胎的待增强的各部分的增强层的构件。此外，轮胎用增强构件的特征在于：该增强构件是由多根帘线和设置在该帘线上的涂覆橡胶构成；各帘线具有帘线中央部和相应的帘线端部；帘线中央部是由捻合多条线材形成的，相应的帘线端部中的至少一个是由均形成波形或螺旋形且以解捻的方式相互分开地延伸的多条线材构成的。

(充气轮胎)

图1是示出根据本发明的充气轮胎的一示例的在该轮胎已经装配有轮辋R的状态下的轮胎宽度方向截面的图。

图1中所示的充气轮胎10具有：胎面部1，从胎面部1的相应的侧部朝向轮胎径向内侧延伸的一对胎侧部2，以及分别被设置成与对应的胎侧部2的轮胎径向内侧连续的胎圈部3。

此外，充气轮胎10具有跨过一对胎圈部3延伸的单个帘布层径向胎体5。径向胎体5从胎面部1经由一对胎侧部2以环状延伸到一对胎圈部3，并且围绕各胎圈芯4从轮胎宽度方向内侧朝向外侧折返，其中具有大致六角形截面的各胎圈芯4埋设在相应的胎圈部3内。虽然图1所示的径向胎体为单个帘布层胎体，但是根据需要本发明的充气轮胎的径向胎体也可以由两个或更多个帘布层构成。此外，本发明的充气轮胎的胎体可以为斜交胎体。更进一步，在本发明的充气轮胎中不特别限制胎体折返的形式，例如，胎体可以绕着各胎圈芯卷绕。

带束6埋设在胎面部1中的径向胎体5的轮胎径向外侧(即，胎冠部外周侧)。带束6由三个带束层61、62、63构成，该三个带束层在轮胎径向上按该顺序设置，并且通过以橡胶涂覆相对于轮胎周向成预定角度排列的帘线来形成各带束层。带束层61、62形成交叉带束，其中一带束层的帘线以相对于轮胎赤道面CL与另一带束层的帘线交叉的方式延伸。虽然图1所示的带束层6总共由三个带束层61、62、63构成，但在也可以根据需要设定本发明的充气轮胎中带束层的数量。本发明的充气轮胎可以进一步包括设置在带束的轮胎径向外侧的带束增强层。

胎面橡胶设置在带束6的轮胎径向外侧。多个槽9形成在胎面橡胶的表面，即，胎面部的接地面。

在各胎圈部3的胎圈芯4的轮胎径向外侧，设置厚度沿着径向胎体5朝向径向外侧逐渐减小的大致三角形截面的胎圈填胶7。用于保护径向胎体5的钢丝胎圈包布8设置在径向胎体5上的与面对各胎圈部3的胎圈芯4所在的另一侧相反的一侧。

本发明的充气轮胎10的特征在于在径向胎体5、作为用于增强轮胎的待增强的各部分的增强层的带束层61、62、63以及钢丝胎圈包布8中的至少一方采用本发明的轮胎用增强构件。优选地，在充气轮胎10中，径向胎体5以及形成交叉带束的带束层61、62由本发明的轮胎用增强构件构成。

(轮胎用增强构件)

图2是以展开的方式通过根据本发明的轮胎用增强构件的一部分被移除来示出该轮胎用增强构件的示例的说明图。在不特别限制的情况下，图2中所示的轮胎用增强构件20适用于诸如图1中所示的充气轮胎10的径向胎体5以及各种类型的增强层等的任何适当构件。

通过利用涂覆橡胶40涂覆层状的、水平地彼此平行排列的多根帘线30来形成图2中所示的轮胎用增强构件20。通常在工业中使用的橡胶组合物能够用作涂覆帘线30用的涂覆橡胶40。在不特别限制的情况下，涂覆橡胶40的橡胶成分的具体示例包括天然橡胶(NR)、异戊二烯橡胶(IR)、苯乙烯-丁二烯橡胶(SBR)、丁二烯橡胶(BR)以及它们的混合物。

各帘线30由多条(图2中为七条)线材31构成。具体地，各帘线30具有通过捻合多条线材31形成的帘线中央部32以及位于该帘线中央部32的帘线延伸方向上的两外侧的相应的帘线端部33。线材31可以是由钢制成的线材或由诸如尼龙纤维、芳纶纤维、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)纤维、聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)纤维等的有机纤维制成的线材。即，帘线30可以是钢帘线或有机纤维帘线。虽然图2所示的各帘线30的帘线中央部32是由通过捻合多条线材31形成的单股构成的，但是也可以通过捻合多股来形成本发明的轮胎用增强构件的各帘线的帘线中央部，其中各股均通过捻合多条线材形成。在本发明的轮胎用增强构件中，可以根据需要分别决定构成各帘线的帘线中央部的线材和股的捻合方式。

如图3所示，线材31在帘线30的各帘线端部33未捻合而是以解捻的方式相互分开地延伸(在图3中以放大的方式示出了帘线30的端部附近)。具体地，在帘线中央部32中捻合的线材31在各帘线端部33已经被解捻，使得线材31的加捻节距在帘线端部无限大。此外，构成各帘线端部33的线材31已经形成为波形。虽然在图2中帘线30的两帘线端部33都已经解捻，但是在本发明的轮胎用增强构件中，可以是仅一帘线端部的线材被解捻。

在各帘线端部33处的线材31能够被解捻并且形成例如以下(1)-(3)中说明的波形，而不特别地限制为这样。

(1)首先，将构成帘线30的各线材31的至少一部分(该部分与帘线端部33相对应)预先形成为波形。能够通过通常在工业中通常采用的已知的成型处理进行线材31的这种成型。各线材31的全部或仅与帘线端部33对应的部分可以经受该成型处理。

(2)接着，通过捻合波状(即，波形)线材31形成帘线。然后，通过将由此形成的多根帘线彼此平行排列并且利用未硫化的涂覆橡胶40涂覆排列后的帘线来形成层叠体。在该阶段，各帘线全部由捻合的线材31构成。

(3)此后，由帘线和设置在该帘线上的未硫化的涂覆橡胶40构成的层叠体的与帘线端部33相对应的部分与由金属或高分子化合物制成的刷子接触，接着使刷子振动，使得位于帘线端部33的波状线材31被解捻以相互分开地延伸。

在上述步骤(3)中，可以通过以两个金属加压板夹持层叠体的与帘线端部33相对应的部分(将构成帘线端部33的部分)来解捻线材，然后滑动地移动至少一个加压板。在上述步骤(3)中，在线材是由有机纤维制成的情况下，可以通过以加热到大约110℃-190℃的两个金属加压板夹持层叠体的与帘线端部33相对应的部分来解捻线材并且滑动地移动至少一个加压板。此外，在上述步骤(3)中，可以使用刷子来解捻线材，同时利用刷子移除层叠体的位于与帘线端部33相对应的部分的涂覆橡胶40。在已经利用移除涂覆橡胶40来解捻线材31的情况下，可以在位于帘线端部33的线材31未涂覆有涂覆橡胶40的状态下或在处于露出状态下的位于帘线端部33的线材31被再次涂覆了涂覆橡胶40后，将产生的层叠体用作轮胎用增强构件20。简言之，本发明的轮胎用增强构件不需要全部涂覆有涂覆橡胶。

各帘线具有由捻合的线材31构成的帘线中央部32的上述轮胎用增强构件20能够避免归因于帘线30的刚性的大幅下降导致的上述轮胎用增强构件20的增强能力的大幅降低。因此，轮胎用增强构件20能够发挥构成胎体或增强层的构件所期望的良好性能。

此外，轮胎用增强构件20在增强构件20经受拉伸力的情况下能够以令人满意的方式缓和增强构件的帘线延伸方向上的端部处的应力集中，在该轮胎用增强构件20的帘线端部33中的至少一个处构成帘线端部的波形线材31已经解捻以相互分开地延伸。具体地，当增强构件20经受拉伸力时，帘线端部33处的应力集中被解捻以相互分开地延伸的线材31有效地分散，并且通过均形成波形的线材31缓和了该应力集中，由此使得轮胎用增强构件20具有良好的可延展性(stretchablility)，使得能够抑制增强构件20中应变的产生。因此，轮胎用增强构件20能够在增强构件经受拉伸力的情况下以令人满意的方式缓和轮胎增强构件的帘线延伸方向两端部处的应力集中。

因此，通过将轮胎用增强构件20应用于胎体和增强层，能够在获得令人满意的增强效果的同时充分地缓和轮胎的胎体和增强层的端部(即，帘线端部33定位所在的部分)处的应力集中，由此成功地抑制了轮胎中裂纹和/或剥离等故障的产生。结果，使用轮胎用增强构件20的充气轮胎展现了大幅提高的耐久性能和延长的产品寿命。

在本实施方式中，在确保轮胎用增强构件20的令人满意的增强性能以充分地缓和应力集中方面，优选地是，帘线端部33的长度(即，帘线端部33的沿帘线延伸方向的长度)为帘线30在帘线中央部32处的直径的5倍或更多倍且20倍或更少倍。此外，优选地是，帘线端部33的沿帘线延伸方向的长度为轮胎用增强构件20的沿帘线延伸方向的长度(即，帘线30的沿帘线延伸方向的长度)的0.02倍或更多倍且0.1倍或更少倍。通过将帘线端部33的长度设定为帘线直径的5倍或更多倍或L的0.02倍或更少倍，能够使得波状(波形)线材足够长并且确保了线材被解捻以相互分开地延伸，由此以令人满意的方式缓和了应力集中。此外，通过将帘线端部33的长度设定为帘线直径的20倍或更少倍或者将帘线端部33的长度设定为胎用增强构件20的沿帘线延伸方向的长度的0.1倍或更少倍，能够确保帘线30的高刚性并且抑制轮胎用增强构件20的增强性能的下降。能够通过例如根据JIS G3510使用千分尺的方法测量帘线的直径。帘线的“沿帘线延伸方向的长度”表示在与帘线的帘线中央部的帘线延伸方向平行的方向上测量的帘线的两端之间的距离。

在进一步缓和应力集中方面，对于均具有波形且被定位在帘线端部33处的线材31的波长和振幅，振幅与波长的比(即，振幅/波长)优选地是0.05或更多且0.5或更少。通过将振幅/波长设定为0.05或更多，能够确保波形线材31的令人满意的可延展性，由此缓和帘线端部33处的应力集中，以抑制应变的产生。此外，通过将振幅/波长设定为0.5或更少，能够在线材经受拉伸力的情况下抑制波形线材31的在振幅方向上的过大移动，由此抑制归因于线材31的移动而导致的轮胎用增强构件20产生的热量并且确保轮胎用增强构件20的良好的耐久性能。

以上已经参照附图说明了本发明的轮胎用增强构件和使用该增强构件的充气轮胎的一示例。然而，本发明的轮胎用增强构件和使用该增强构件的充气轮胎不限于该示例，而能够以适当的方式变型。具体地，例如，虽然在前述一示例的轮胎用增强构件中位于帘线端部33处的线材31形成为波形，但是本发明的轮胎用增强构件的位于帘线端部处的线材可以形成螺旋形。在位于帘线端部处的线材形成螺旋形而不是波形的情况下，能够很好地缓和当轮胎用增强构件经受拉伸力时轮胎用增强构件的帘线延伸方向上的端部处的应力集中。

实施例

将通过以下实施例进一步详细地说明本发明，但不做任何特别的限制。

(实施例1)

制备具有表1所示的特征和图2所示的结构的轮胎用增强构件。接着，通过将如此制备的轮胎用增强构件应用到样品轮胎的交叉带束来制备具有275/80R22.5的尺寸的卡车/客车用样品轮胎。通过以下方式对如此制备的样品轮胎实施转鼓行驶试验：使得轮胎装配有JATMA中规定的适用轮辋；以标准内压(900kPa)充填轮胎并且施加与标准荷重的160％对应的5520kg的负荷；在轮胎的前述条件下、在35℃的温度下以65km/hr的速度使得轮胎在转鼓上行驶；以及测量在故障发生前轮胎行驶的行驶距离。

为了评价，使得如此测量的样品轮胎的行驶距离除以下述传统例1的样品轮胎的行驶距离，将如此计算的商用作样品轮胎的耐久性能。在表1中示出样品轮胎的结果。

(实施例2)

制备具有表1所示的特征和图2所示的结构的轮胎用增强构件。接着，通过将如此制备的轮胎用增强构件应用到样品轮胎的径向胎体来制备具有11R22.5的尺寸的卡车/客车用样品轮胎。以与实施例1相同的方式对如此制备的样品轮胎实施转鼓行驶试验，以测量在故障发生前轮胎行驶的行驶距离。

为了评价，使得如此测量的样品轮胎的行驶距离除以下述传统例2的样品轮胎的行驶距离，将如此计算的商用作样品轮胎的耐久性能。在表1中示出样品轮胎的结果。

(实施例3)

制备具有表1所示的特征和图2所示的结构的轮胎用增强构件。接着，通过将如此制备的轮胎用增强构件应用到样品轮胎的径向胎体来制备具有155/65R13的尺寸的乘用车用样品轮胎。通过以下方式对如此制备的样品轮胎实施转鼓行驶试验：使得轮胎装配有JATMA中规定的适用轮辋；以标准内压(240kPa)充填轮胎并且施加与标准荷重的130％对应的475kg的负荷；在轮胎的前述条件下、在37℃的温度下以65km/hr的速度使得轮胎在转鼓上行驶；以及测量在故障发生前轮胎行驶的行驶距离。

为了评价，使得如此测量的样品轮胎的行驶距离除以下述传统例3的样品轮胎的行驶距离，将如此计算的商用作样品轮胎的耐久性能。在表1中示出样品轮胎的结果。

(实施例4)

制备具有表1所示的特征和图2所示的结构的轮胎用增强构件。接着，通过将如此制备的轮胎用增强构件应用到样品轮胎的交叉带束来制备具有255/40R19的尺寸的乘用车用样品轮胎。以与实施例3相同的方式对如此制备的样品轮胎实施转鼓行驶试验，以测量在故障发生前轮胎行驶的行驶距离。

为了评价，使得如此测量的样品轮胎的行驶距离除以下述传统例4的样品轮胎的行驶距离，将如此计算的商用作样品轮胎的耐久性能。在表1中示出样品轮胎的结果。

(实施例5)

制备具有表1所示的特征和图2所示的结构的轮胎用增强构件。接着，通过将如此制备的轮胎用增强构件应用到样品轮胎的径向胎体来制备具有195/65R15的尺寸的乘用车用样品轮胎。以与实施例3相同的方式对如此制备的样品轮胎实施转鼓行驶试验，以测量在故障发生前轮胎行驶的行驶距离。

为了评价，使得如此测量的样品轮胎的行驶距离除以下述传统例5的样品轮胎的行驶距离，将如此计算的商用作样品轮胎的耐久性能。在表1中示出样品轮胎的结果。

(实施例6)

制备具有表1所示的特征和图2所示的结构的轮胎用增强构件。接着，通过将如此制备的轮胎用增强构件应用到样品轮胎的交叉带束来制备具有59/80R63尺寸的工程车辆用样品轮胎。通过以下方式对如此制备的样品轮胎实施转鼓行驶试验：使得轮胎装配有JATMA中规定的适用轮辋；以标准内压(600kPa)充填轮胎并且施加与标准荷重的180％对应的180,000kg的负荷；在轮胎的前述条件下、在39℃的温度下以17km/hr的速度使得轮胎在转鼓上行驶；以及测量在故障发生前轮胎行驶的行驶距离。

为了评价，使得如此测量的样品轮胎的行驶距离除以下述传统例6的样品轮胎的行驶距离，将如此计算的商用作样品轮胎的耐久性能。在表1中示出样品轮胎的结果。

(实施例7至实施例10)

除了实施例7至实施例10的一些特征如表2所示地改变了以外，以与实施例1相同的方式制备实施例7至实施例10的轮胎用增强构件及与其对应的各样品轮胎。

以与实施例1相同的方式对如此制备的各样品轮胎实施转鼓行驶试验，以测量在故障发生前轮胎行驶的行驶距离。

为了评价，使得如此测量的样品轮胎的行驶距离分别除以下述实施例7至实施例10的样品轮胎的对应行驶距离，将如此计算的商用作实施例7至实施例10的样品轮胎耐久性能。在表2中示出样品轮胎的结果。

(传统例1至传统例10)

除了在传统例1至传统例10中使用了如图4所示的在轮胎用的增强构件的帘线端部处具有直线状的线材的帘线以外，以与实施例1至实施例10相同的方式制备传统例1至传统例10的轮胎用增强构件及与其对应的各样品轮胎。

以与实施例1至实施例10相同的方式分别对如此制备的各样品轮胎实施转鼓行驶试验，以测量在故障发生前轮胎行驶的行驶距离。

[表1]

[表2]

从表1和表2得知，实施例1至实施例10的轮胎比传统例1至传统例10的耐久性能好。

产业上的可利用性

根据本发明，能够提供一种轮胎用增强构件，该轮胎用增强构件能够在增强构件经受拉伸力的情况下以令人满意的方式缓和轮胎用增强构件的帘线延伸方向端部处的应力集中。此外，根据本发明，能够提供一种充气轮胎，该充气轮胎能够抑制轮胎用增强构件的帘线延伸方向端部处的应力集中，以降低故障的发生，由此能展示出良好的耐久性能。

附图标记说明

1 胎面部

2 胎侧部

3 胎圈部

4 胎圈芯

5 径向胎体

6 带束

7 胎圈填胶

8 钢丝胎圈包布

9 槽

10 充气轮胎

20 轮胎用增强构件

30 帘线

31 线材(单丝)

32 帘线中央部

33 帘线端部

40 涂覆橡胶

50 帘线

51 端部

52 线材

61 带束层

62 带束层

63 带束层

Claims (3)

1.一种轮胎用增强构件，其特征在于，将橡胶涂覆到彼此平行排列的多根帘线来形成轮胎用增强构件，

所述帘线由多条线材构成，并且具有通过捻合所述多条线材构成的帘线中央部和分别位于该帘线中央部的帘线延伸方向两侧的帘线端部，

所述多条线材的构成帘线端部的至少一方的部分形成为波形或螺旋形，并且线材彼此分开。

2.根据权利要求1所述的轮胎用增强构件，其特征在于，所述帘线端部的长度为所述帘线中央部处的帘线直径的5倍或更多倍且为所述帘线的沿帘线延伸方向的长度的0.1倍或更少倍。

3.一种充气轮胎，其特征在于，所述充气轮胎将权利要求1或2所述的轮胎用增强构件用于胎体和增强层中的至少一方。