CN104968510A - 重载荷用轮胎 - Google Patents

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Abstract

在一对胎圈部之间环状地延伸的胎体的胎冠区域的外周侧，本发明的重载荷用轮胎包括从轮胎径向内侧起顺次配置的：第一带束层，其包括相对于轮胎周向成大于45°的角度地倾斜地延伸的帘线；第二带束层，其包括沿轮胎周向延伸的帘线；以及第三带束层，其包括沿与第一带束层的帘线相反的方向相对于轮胎周向成30°以下的角度地倾斜地延伸的帘线。将第三带束层的宽度w3设定为胎面宽度w的80％以上，并且当第一带束层的宽度定义为w1、第二带束层的宽度定义为w2时，w2＜w1＜w3。

Description

重载荷用轮胎
技术领域
本发明涉及一种重载荷用轮胎，其具有在一对胎圈部之间环状地延伸的胎体的胎冠区域的外周侧设置的带束层。
背景技术
例如专利文献1提出了一种作为卡车、公共汽车等中使用的重载荷用轮胎的充气轮胎。该充气轮胎在改善了特别是在周向带束层的宽度方向端部处的帘线的耐疲劳性的同时，防止胎面表面上的局部磨耗的发生。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2011-162023号公报
发明内容
发明要解决的问题
然而，对于这种重载荷用轮胎，需要在维持特别是柱塞耐久性(plungerdurability)(相对于突起输入的耐久性)等的其它特性的同时进一步抑制作作为一种偏磨耗的肩部边缘磨耗(在肩部的轮胎接地边缘附近的磨耗)的技术。
为了有效地解决上述课题，本发明的目的是提供一种能够在维持柱塞耐久性的同时有效地抑制肩部边缘磨耗的重载荷用轮胎。
用于解决问题的方案
本发明的重载荷用轮胎在胎体的胎冠区域的外周侧包括从轮胎径向内侧起顺次配置的第一带束层、第二带束层和第三带束层，所述第一带束层包括相对于轮胎周向成大于45°的角度地倾斜地延伸的帘线；所述第二带束层包括沿轮胎周向延伸的帘线；所述第三带束层包括沿与所述第一带束层的帘线相反的方向相对于轮胎周向成30°以下的角度地倾斜地延伸的帘线，所述第三带束层的宽度w3为胎面宽度w的80％以上，并且当所述第一带束层的宽度为w1、所述第二带束层的宽度为w2时，w2<w1<w3。
在本说明书中，诸如各带束层的宽度等的尺寸是指，在轮胎安装于适用的轮辋、填充规定内压的无负荷状态下在轮胎上测量的尺寸。
此外，在本说明书中，“胎面宽度”是指，在上述状态下测量时在胎面端之间的宽度方向上的长度。“胎面端”是指，对以规定内压安装于适用的轮辋的轮胎施加与最大负荷能力对应的负荷时，在轮胎接地区域中轮胎宽度方向上最外侧的接地位置。
在本说明书中，带束层的帘线“沿轮胎周向延伸”的表述不仅包括带束层的帘线沿轮胎周向延伸的情况，还包括带束层的帘线相对于轮胎周向成小于10°的角度地倾斜地、实质上沿胎面周向延伸的情况。
如这里所使用的，“适用轮辋”是指，根据轮胎大小由以下标准规定的轮辋。“适用轮辋”是指，根据轮胎制造或使用的地域中有效的工业标准规定的适用大小的标准轮辋(“核准轮辋(Approved Rim)”或“推荐轮辋(Recommended Rim)”)，该工业标准例如是美国的“轮胎和轮辋协会(THETIRE AND RIM ASSOCIATION INC.)”的“年鉴(YEAR BOOK)”、欧洲的“欧洲轮胎和轮辋技术组织(The European Tyre and Rim TechnicalOrganization)”的“标准手册(STANDARDS MANUAL)”，和日本的“日本机动车轮胎制造者协会”的“JATMA年鉴(JATMA YEAR BOOK)”。“规定内压”是指，由上述标准依据最大载荷能力规定的空气压力。“最大负荷能力”是指，根据上述标准允许轮胎承受的最大质量。
发明的效果
本发明的重载荷用轮胎在维持柱塞耐久性的同时有效地抑制了肩部边缘磨耗。
附图说明
图1是本发明的重载荷用轮胎的一实施方式的轮胎宽度方向截面图。
图2是示出图1所示的重载荷用轮胎的胎面花纹的部分展开图。
图3是示出本发明的重载荷用轮胎中的扁平率和制动方向上的剪切力之间的关系的图表。
具体实施方式
以下，将参照附图说明本发明的重载荷用轮胎的实施方式。
图1所示的实施方式的重载荷用轮胎10特别用作卡车轮胎或公共汽车轮胎。胎体2由在一对胎圈部1之间环状地延伸的一层或多层胎体帘布层形成，在胎体2的胎冠区域的外周侧，第一带束层3a至第四带束层3d以第一带束层3a处于轮胎径向最内侧的方式顺次配置。胎面橡胶布置在第一带束层3a至第四带束层3d的轮胎径向外侧。包括胎体的胎冠区域、第一带束层3a至第四带束层3d以及胎面橡胶的整个区域构成作为轮胎的胎冠区域的胎面部5。
如图2所示，在胎面部5的外表面上形成沿轮胎周向延伸的五条周向槽6a至6e、沿轮胎周向延伸的细槽7a和7b、以及相对于轮胎宽度方向成小角度倾斜并且以折曲状延伸的细槽8a至8c。细槽8a与轮胎赤道面CL附近的3条周向槽6b至6d以及细槽7a和7b连通。细槽8b和8c均与在轮胎宽度方向外侧的两条周向槽(6a和6b，或6d和6e)以及细槽7a和7b中的一条细槽连通。
在位于轮胎宽度方向两外侧的周向槽6a和6e中分别形成沿轮胎周向延伸的突起9a和9b。在突起9a和9b中，形成沿轮胎宽度方向延伸的多个刀槽。
然而，在本发明的重载荷用轮胎中，形成于胎面部5的外表面的胎面花纹不限于上述构造。
图1所示的第一带束层3a至第四带束层3d均通过用橡胶覆盖一个或多个帘线而形成。第一带束层3a的帘线相对于轮胎周向成大于45°的角度地倾斜地延伸。第二带束层3b的帘线沿轮胎周向延伸。第三带束层3c的帘线沿与第一带束层3a的帘线相反的方向相对于轮胎周向成30°以下的角度地倾斜地延伸。第四带束层3d的帘线相对于轮胎周向倾斜地延伸。
当帘线以波状花纹等延伸时，帘线的振幅的中心线为上述延伸方向。
帘线相对于轮胎周向成相对小的角度地延伸的带束层，特别是至少上述第二带束层3b可以通过在胎体2的外周侧螺旋状卷绕带而形成，由覆盖有橡胶的、诸如钢帘线等的一个或多个帘线而形成所述带。
第三带束层的宽度w3是胎面宽度w的80％以上。第一带束层的宽度w1至第三带束层的宽度w3满足w2<w1<w3的关系。
现在说明本实施方式的重载荷用轮胎10的作用效果。
一般在充气轮胎中，胎面部的半径从中央朝向肩部减小。由于这种半径差，轮胎转动时在中央部和肩部之间产生转动速度差，并且在转动速度相对于路面移动距离小的肩部中产生制动方向上的剪切力。由于这种剪切力，使得在肩部中易于发生偏磨耗。
在本实施方式的重载荷用轮胎10中，第三带束层3c的帘线沿与第一带束层3a的帘线相反的方向相对于轮胎周向倾斜，并且第二带束层3b的宽度w2小于第一带束层3a的宽度w1和第三带束层3c的宽度w3。结果，第一带束层3a的帘线和第三带束层3c的帘线在肩部处交错，由此增加面内弯曲刚性(层叠带束的相对于面内方向上弯曲的刚性)。为进一步增强这种效果，第二带束层3b的宽度w2优选为胎面宽度的90％以下，更优选为85％以下。第三带束层3c的帘线的相对于轮胎周向的倾斜角度优选为10°以上。
第三带束层3c的帘线相对于轮胎周向成30°以下的角度地倾斜。第三带束层3c的宽度w3大于第一带束层3a的宽度w1，并且w3为胎面宽度的80％以上。利用这种结构，能够确保直到胎面端5a附近的位置处的周向面外弯曲刚性(带束的肩部的相对于向轮胎径向外侧弯曲的刚性)，而直到胎面端5a附近的位置，弯曲中心位于轮胎径向更外侧、在本实施方式中位于第三带束层3c附近的位置，并且能够缓解在胎面端5a附近的制动方向上的剪切力。这些效果的结果是，在本实施方式的重载荷用轮胎10中能够充分地抑制肩部边缘磨耗。
为了进一步提高上述抑制肩部边缘磨耗的效果，第三带束层3c的宽度w3优选为胎面宽度的90％以上，第三带束层3c的帘线的相对于轮胎周向的倾斜角度优选为25°以下。第一带束层3a的帘线的相对于轮胎周向的倾斜角度优选为55°以下。而且，第一带束层3a的宽度w1优选为胎面宽度的100％以下。
从确保轮胎耐久性的观点出发，第三带束层3c的宽度w3优选为胎面宽度的105％以下。
最接近胎体的第一带束层3a的帘线相对于轮胎周向成大于45°的角度地倾斜。结果，能够确保轮胎的柱塞耐久性。为了进一步提高轮胎的柱塞耐久性，第一带束层的宽度w1优选为胎面宽度的70％以上，更优选为85％以上。
第二带束层3b的帘线沿轮胎周向延伸。
当充填了内压时，特别是当轮胎负荷转动时，这些帘线受到张力，抑制了轮胎的伸长变形。因此，维持了轮胎的形状。为了进一步增强这种效果，第二带束层3b的宽度w2优选为胎面宽度的50％以上，更优选为60％以上。
从提高帘线的断裂强度的观点出发，第二带束层3b的帘线优选以波状延伸。同样地，从提高帘线的耐断裂性的观点出发，优选将高伸长帘线(例如，在断裂时伸长度为4.5％至5.5％的帘线)用于第二带束层3b的帘线。
在本实施方式的重载荷用轮胎10中，帘线相对于轮胎周向倾斜地延伸的第四带束层3d布置在第三带束层3c的轮胎径向外侧。第四带束层3d的带束宽度w4以及帘线的延伸方向可以根据要改善的功能而自由设定。例如，利用第四带束层3d能够进一步抑制肩部边缘磨耗。
从通过增加侧向力来改善操纵稳定性以及进一步提升面内弯曲刚性和进一步抑制肩部边缘磨耗的观点出发，第四带束层3d的帘线优选沿与第三带束层3c的帘线相反的方向相对于轮胎周向倾斜，使得第三带束层3c的帘线和第四带束层3d的帘线交错。为了进一步增强这种效果，第四带束层3d的帘线的相对于轮胎周向的倾斜角度优选为70°以下，更优选为15°以上且55°以下。第四带束层3d的宽度w4更优选为胎面宽度w的20％以上，更优选为30％以上。
从防止带束层的端部重叠并且改善带束层端部的耐久性的观点出发，第四带束层3d的宽度w4优选小于第二带束层3b的宽度w2。此外，第四带束层3d的宽度w4更优选为胎面宽度w的70％以下，更优选为55％以下。
从强度的观点出发，优选将钢帘线用于第一带束层3a和/或第三带束层3c的帘线。尽管可以使用任意钢帘线，但是所使用的帘线可以是当帘线未覆盖有橡胶时、在等于断裂载荷的10％的拉伸力作用下相对伸长率为0.3％至2％的帘线。
当将本发明适用于扁平率为65以下的轮胎时，能够特别有效地抑制肩部边缘磨耗。
实施例
制备具有以下列出的规格的、尺寸为355/50R22.5的实施例轮胎和比较例轮胎。如下所说明的，在各样本轮胎上进行肩部边缘耐磨耗性试验、柱塞耐久性试验、带束层端部耐久性试验和操纵稳定性试验。
如图1和图2所示，在实施例轮胎1至实施例轮胎11中，在一对胎圈部之间环状地延伸的胎体的胎冠区域的外周侧，包括相对于轮胎周向成50°的角度地倾斜地延伸的帘线的第一带束层、包括沿轮胎周向延伸的帘线的第二带束层、以及包括沿与第一带束层的帘线相反的方向相对于轮胎周向成30°以下的角度地倾斜地延伸的帘线的第三带束层以第一带束层处于轮胎径向最内侧的方式顺次配置。此外，在w1至w3为第一带束层至第三带束层的宽度的情况下，w2<w1<w3。在第一带束层和第三带束层中使用如下的钢帘线，当帘线未覆盖有橡胶时该钢帘线在等于断裂载荷的10％的拉伸力作用下的相对伸长度为0.46％。
还在实施例轮胎1、实施例轮胎3至实施例轮胎11中设置了具有宽度w4的第四带束层。在实施例轮胎1至实施例轮胎10中，第二带束层的帘线以波状花纹沿轮胎周向延伸。在实施例轮胎11中第二带束层的帘线沿轮胎周向直线状地延伸。
除了第三带束层的宽度w3为胎面宽度w的74％(226mm)以外，比较例轮胎1具有与实施例轮胎1相同的构造。
除了第三带束层的帘线沿与第一带束层的帘线相反的方向相对于轮胎周向成52°的角度地倾斜地延伸之外，比较例轮胎2具有与实施例轮胎1相同的构造。
除了第一带束层的帘线相对于轮胎周向成16°的角度地倾斜地延伸之外，比较例轮胎3具有与实施例轮胎1相同的构造。
除了第一带束层的宽度w1为胎面宽度w的60％(184mm)并且w1<w2之外，比较例轮胎4具有与实施例轮胎1相同的构造。
在比较例轮胎5中，在一对胎圈部之间环状地延伸的胎体的胎冠区域的外周侧，均包括沿轮胎周向延伸的帘线的第一带束层和第二带束层、包括相对于轮胎周向成52°的角度地倾斜地延伸的帘线的第三带束层、以及沿与第三带束层的帘线相反的方向相对于轮胎周向成52°的角度地倾斜地延伸的帘线的第四带束层以第一带束层处于轮胎径向最内侧的方式顺次配置。第一带束层的宽度w1至第四带束层的宽度w4分别为胎面宽度w(305mm)的74％(226mm)、74％(226mm)、95％(290mm)和85％(260mm)。在其它所有方面，比较例轮胎5具有与实施例轮胎1相同的构造。
表1列出了上述各实施例轮胎和各比较例轮胎的规格。基本上，如表1中所列的第一带束层至第四带束层的相对于轮胎周向的帘线倾斜角度的符号，对于相对于轮胎周向沿与第一带束层的帘线相同的方向倾斜的情况为正，对于相对于轮胎周向沿与第一带束层的帘线相反的方向倾斜的情况为负。然而，对于比较例轮胎5，符号表示出：在将第三带束层的帘线倾斜角度定义为正的情况下，第三带束层的帘线和第四带束层的帘线相对于轮胎周向沿彼此相反的方向倾斜。
各上述样本轮胎均在处于900kPa的内压以及4000kgf的载荷的情况下安装于具有11.75英寸的轮辋尺寸的轮辋，并进行以下各评价。
<肩部边缘耐磨耗性试验>
实施例轮胎1至实施例轮胎11和比较例轮胎1至比较例轮胎5安装于车辆的转向轴，并且均在公路上实际行驶了10万km之后测量胎面端部的磨耗量(轮胎径向高度的变化量；以下相同)以及中央花纹块的磨耗量(肩部主槽的深度的变化量)。在样本轮胎之间比较这两个磨耗量之间的差的倒数以评价耐肩部边缘磨耗性。表1列出了评价结果，其中以比较例轮胎5的试验结果为100。数值越大表示肩部边缘耐磨耗性越好。
<柱塞耐久性试验>
对于实施例轮胎1至实施例轮胎11和比较例轮胎1至比较例轮胎5，基于JIS D 4230中规定的破坏能量试验，用柱塞压抵胎面部，并且调查在轮胎即将破裂时柱塞的加压力和移动距离。通过将加压力和移动距离二者的乘积转换成指数来做出相对评价，其中以比较例轮胎5的试验结果为100。表1列出了评价结果。数值越大表示柱塞耐久性越好。
<带束层端部耐久性试验>
将实施例轮胎1至实施例轮胎4安装于外侧鼓型试验机(outside drumtester)，测量在行驶了20000km之后第三带束层的轮胎宽度方向上的端部与第二带束层的轮胎宽度方向上的端部之间产生的龟裂的长度。比较样本轮胎之间的该长度的倒数以评价带束层端部耐久性。表1列出了评价结果，其中实施例轮胎2的试验结果为100。数值越大表示带束层端部耐久性越好。
<操纵稳定性试验>
使用平带侧偏试验机(flat belt cornering tester)测定用于实施例轮胎1至实施例轮胎4的侧偏力，并且对操纵稳定性进行相对评价，其中，实施例轮胎2的侧偏力为100。表1列出了评价结果。数值越大表示操纵稳定性越好。
[表1]
从表1可清楚地看到，实施例轮胎1至实施例轮胎11实现了高的柱塞耐久性和高的肩部边缘耐磨耗性二者。与之相比，比较例轮胎1、比较例轮胎2、比较例轮胎4和比较例轮胎5具有的肩部边缘耐磨耗性显然不如实施例轮胎1至实施例轮胎11。比较例轮胎3还明显具有不足的柱塞耐久性。
因此，这些数据表明实施例轮胎1至实施例轮胎11能够在确保柱塞耐久性的同时抑制肩部边缘磨耗。
设置有第四带束层的实施例轮胎1、实施例轮胎3和实施例轮胎4相对于未设置第四带束层的实施例轮胎2还明显改善了操纵稳定性。特别地，在第四带束层的帘线沿与第三带束层的帘线相反的方向相对于轮胎周向倾斜的实施例轮胎1和实施例轮胎3中，明显改善了操纵稳定性。
对设置有第四带束层的实施例轮胎1、实施例轮胎3和实施例轮胎4进行比较，还明显可知，第四带束层的宽度w4被设成小于第二带束层的宽度w2并且第四带束层的宽度w4为胎面宽度w的70％以下的实施例轮胎1和实施例轮胎4与实施例轮胎2相比明显改善了带束层端部耐久性。
此外，在上述试验中使用的轮胎中扁平率为50，而图3示出了在改变上述实施例轮胎1用的扁平率时对肩部上的制动方向上的剪切力的模拟结果。在制动方向上的剪切力越接近零，肩部边缘磨耗就越不容易发生。
图3示出了在本发明的重载荷用轮胎中扁平率越小制动方向上的剪切力就越接近零，从而更有效地抑制了肩部边缘磨耗。
附图标记说明
1：胎圈部、2：胎体、3a至3d：第一带束层至第四带束层、w1至w4：第一带束层的宽度至第四带束层的宽度、w：胎面宽度、10：重载荷用轮胎。

Claims (4)

1.一种重载荷用轮胎，其特征在于，
在一对胎圈部之间环状地延伸的胎体的胎冠区域的外周侧，第一带束层、第二带束层和第三带束层从轮胎径向内侧起顺次配置，
所述第一带束层包括相对于轮胎周向成大于45°的角度地倾斜地延伸的帘线；
所述第二带束层包括沿轮胎周向延伸的帘线；
所述第三带束层包括沿与所述第一带束层的帘线相反的方向相对于轮胎周向成30°以下的角度地倾斜地延伸的帘线，
所述第三带束层的宽度w3为胎面宽度w的80％以上，并且
当所述第一带束层的宽度为w1、所述第二带束层的宽度为w2时，w2<w1<w3。
2.根据权利要求1所述的重载荷用轮胎，其特征在于，所述第三带束层的宽度w3为胎面宽度的90％以上。
3.根据权利要求1或2所述的重载荷用轮胎，其特征在于，所述第一带束层的宽度w1为胎面宽度的70％以上。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的重载荷用轮胎，其特征在于，所述重载荷用轮胎在所述第三带束层的轮胎径向外侧配置有第四带束层，所述第四带束层包括相对于轮胎周向倾斜地延伸的帘线。
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