CN105073447B - 轮胎 - Google Patents

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Abstract

本发明的目的是使使用树脂材料作为轮胎胎体构件的轮胎在确保对抗内压的强度的同时轻量化。该轮胎(10)具有：轮胎胎体构件(12)，其具有侧部(18)和冠部(22)，侧部(18)由树脂材料制成并位于轮胎宽度方向两侧，冠部(22)与侧部(18)的轮胎径向外侧端部相连且向轮胎宽度方向内侧延伸；加强层(14)，其通过使帘线(30)在冠部(22)的外周侧沿轮胎周向卷绕成螺旋状而成；和薄壁部(16)，其在加强层(14)的宽度内且在比冠部(22)的宽度窄的范围、设置在冠部(22)的轮胎宽度方向中央部。

Description

轮胎
技术领域
本发明涉及一种轮胎，特别地涉及一种使用树脂材料形成轮胎骨架构件的轮胎。
背景技术
迄今为止，已知利用橡胶、有机纤维材料和钢构件形成的轮胎。近年来，从轻量化和有利于回收的角度看，存在在轮胎骨架构件中使用诸如热塑性弹性体(TPE)和热塑性树脂等的热塑性聚合物材料的需求。例如，专利文献1说明了通过利用热塑性弹性体覆盖胎圈芯来形成轮胎骨架构件，以及将加强层布置在轮胎骨架构件的外周。轮胎加强层是通过使用诸如钢纤维等的金属纤维的加强帘线布置在相对于轮胎周向接近0度的方向而形成。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开平3-143701号公报
发明内容
发明要解决的问题
然而，即使在在轮胎骨架构件中使用树脂材料的轮胎中，从节省资源的角度看，存在进一步改善的需求。
鉴于以上情况，本发明的目的是在轮胎骨架构件采用树脂材料的轮胎中，在确保对抗内压的强度的同时实现轻量化。
用于解决问题的方案
本发明的第一方面一种轮胎，其包括：轮胎骨架构件，所述轮胎骨架构件由树脂材料形成，所述轮胎骨架构件设置有位于轮胎宽度方向两侧的侧部和与侧部的轮胎径向外侧端部相连且向轮胎宽度方向内侧延伸的冠部；加强层，所述加强层设置于所述冠部的外表面侧，所述加强层包括沿轮胎周向卷绕成螺旋状的帘线；和薄壁部，所述薄壁部在所述加强层的宽度内且在比所述冠部的宽度窄的范围、设置在所述冠部的轮胎宽度方向中央部。
归因于薄壁部在加强层的宽度内且在比冠部的宽度窄的范围、设置在轮胎骨架构件的冠部，该轮胎使得在确保轮胎对抗内压的强度的同时能使轮胎轻量化。
本发明的第二方面是根据第一方面的轮胎，在所述冠部的所述薄壁部与除了所述薄壁部以外的一般部分之间的边界部具有台阶状轮廓。
归因于薄壁部与一般部分之间的边界部形成台阶状轮廓，该轮胎使得能够通过轮胎骨架构件的体积进一步减小来使轮胎轻量化。
本发明的第三方面是根据第二方面的轮胎，所述边界部设置于所述冠部的内表面侧和所述冠部的外表面侧中的至少一方。
该轮胎使得在边界部设置于冠部的内表面侧的情况下冠部的外表面侧平坦，并使得在边界部设置于冠部的外表面侧的情况下冠部的内表面侧平坦。
本发明的第四方面是根据第一方面的轮胎，所述薄壁部的厚度向轮胎赤道面逐渐减小。
归因于薄壁部的厚度向该轮胎的轮胎赤道面逐渐减小，薄壁部与除了薄壁部以外的一般部分之间的冠部的强度逐渐变化，从而抑制了应力集中，并能够提高耐久性。
本发明的第五方面是根据第一至第四方面中任一方面的轮胎，所述薄壁部的从轮胎赤道面向轮胎宽度方向外侧的范围是所述加强层的总宽度的1/3以内。
当薄壁部的从轮胎赤道面向轮胎宽度方向外侧的范围超过加强层的总宽度W的1/3时，薄壁部位于加强层的当被赋予内压时张力增大的区域，使得难以确保轮胎对抗内压的足够强度。
根据该轮胎，薄壁部的范围被适当设定，因此能够确保轮胎对抗内压的足够强度。
发明的效果
如上述，根据第一方面的轮胎展现出能够在确保对抗内压的足够强度的同时实现轻量化的优异的有利效果。
根据第二方面的轮胎展现出进一步减小轮胎骨架构件的体积并使得能够实现轮胎的轻量化的优异的有利效果。
根据第三方面的轮胎展现出使冠部的内表面侧或外表面侧平坦并使得能够在不增加工时的情况下实现轻量化的优异的有利效果。
根据第四方面的轮胎展现出抑制应力集中且能够提高耐久性的优异的有利效果。
根据第五方面的轮胎展现出能够确保轮胎对抗内压的足够强度的优异的有利效果。
附图说明
图1是示出根据第一实施方式的轮胎的沿轮胎轴向截取的截面的半截面图。
图2是示出当被赋予内压时的加强层中的张力分布的图表，和示出轮胎的轮胎轴向截面的截面图。
图3是示出了根据第二实施方式的轮胎的沿轮胎轴向截面的半截面图。
具体实施方式
以下参照附图说明实施本发明的实施方式。
【第一实施方式】
图1示出了诸如充气轮胎等的根据本实施方式的轮胎10，其包括轮胎骨架构件12、加强层14和薄壁部16。
轮胎骨架构件12由树脂材料形成。轮胎骨架构件12设置有侧部18和冠部22，侧部18位于轮胎宽度方向的两侧，冠部22连接到侧部18的轮胎径向外侧端部并向轮胎宽度方向内侧延伸。
轮胎骨架构件12是中心在轮胎轴向上的环状。用于构成轮胎骨架构件12的树脂材料的示例包括热塑性树脂(包括热塑性弹性体)、热固性树脂、其它通用树脂以及工程塑料(包括高级工程塑料)。这些树脂材料不包括硫化橡胶。
热塑性树脂(包括热塑性弹性体)是在温度上升时软化和流动并在冷却时为相对硬和强的状态的材料的高分子化合物。在本说明书中，在这些高分子化合物之中，在形成在温度上升时软化和流动、在冷却时为相对硬和强的状态、并具有橡胶状弹性的材料的、被认为是热塑性弹性体的高分子化合物与形成在温度上升时软化和流动、在冷却时为相对硬和强的状态、不具有橡胶状弹性的材料的、被认为是非弹性体热塑性树脂的高分子化合物之间存在区别。
热塑性树脂(包括热塑性弹性体)的示例包括热塑性聚烯烃系弹性体(TPO)、热塑性聚苯乙烯系弹性体(TPS)、热塑性聚酰胺系弹性体(TPA)、热塑性聚氨酯系弹性体(TPU)、热塑性聚酯系弹性体(TPC)和动态交联型热塑性弹性体(TPV)，以及热塑性聚烯烃系树脂、热塑性聚苯乙烯系树脂、热塑性聚酰胺系树脂和热塑性聚酯系树脂。
这些热塑性树脂材料具有例如，如ISO 75-2或ASTM D648规定的78℃或更大的负荷挠曲温度(负荷时处于0.45MPa)，如JIS K7113规定的10MPa或更 大的拉伸屈服强度和还如JIS K7113规定的50％或更大的拉伸断裂伸长率(JIS K7113)。可以采用具有如JISK7206(方法A)规定的130℃的维卡软化温度的材料。
热固性树脂是在温度上升时形成三维网眼结构的可固化高分子化合物。热固性树脂的示例包括酚醛树脂、环氧树脂、三聚氰胺树脂和尿素树脂。
除了以上热塑性树脂(包括热塑性弹性体)和热固性树脂以外，还可以采用通用树脂作为树脂材料，通用树脂为诸如(甲基)丙烯酸系树脂、EVA树脂、聚氯乙烯树脂、氟树脂和硅酮系树脂等。
侧部18连接到一对胎圈部24的轮胎径向外侧。该一对胎圈部24分别埋设有圆环状的胎圈芯26。各胎圈芯26是使胎圈帘线以圆环状卷绕多圈而成，或者通过采用包括多股加捻的胎圈帘线的线缆帘线并使线缆帘线成形为圆环状而成。
胎圈芯可以采用通过使多股钢丝加捻在一起而成的钢帘线。丝的外表面可以被镀层处理，诸如镀锌、镀铜(copper plating)或镀黄铜(brass plating)等。胎圈芯还可以采用由其它金属制成的帘线。
胎圈部24、侧部18的外表面和冠部22的轮胎宽度方向端部的外表面被覆盖层28覆盖。覆盖层28可以采用例如橡胶。
覆盖层28的覆盖胎圈部24的部分、特别是与轮辋(图中未示出)接触的部分可以采用例如具有比轮胎骨架构件12的树脂材料的密封性好的密封性的橡胶。该橡胶优选地与传统橡胶制充气轮胎的胎圈部外表面所采用的橡胶为相同类型的橡胶。胎圈部24的覆盖层28可以省略，只要确保构成轮胎骨架构件12的树脂材料与轮辋之间的密封性即可。覆盖层28的材料可以采用具有比构成轮胎骨架构件12的树脂材料的密封性好的密封性的其它类型的树脂材料。
加强层14包括帘线30，帘线30设置在冠部22的外周侧并沿着轮胎周向卷 绕成螺旋状。加强层14相当于布置在传统橡胶制充气轮胎中的胎体帘布层的轮胎径向外侧的带束层。
加强层14的帘线30被由树脂材料形成的帘线覆盖层34预覆盖。该树脂材料可以采用与构成轮胎骨架构件12的树脂材料为相同类型或为不同类型的树脂材料。通过采用与构成轮胎骨架构件12的树脂材料为相同类型的树脂材料作为帘线覆盖层34的材料，实现了帘线覆盖层34优异地粘接于轮胎骨架构件12。
构成作为轮胎10的接地部分的胎面的胎面构件32布置在冠部22和加强层14的轮胎径向外侧。胎面构件32为例如通过使用橡胶而成的预固化的胎面(PCT)。胎面构件32由具有比形成轮胎骨架构件12的树脂材料的耐磨耗性优异的耐磨耗性的橡胶形成。该橡胶可以采用与传统橡胶制充气轮胎中采用的胎面橡胶为相同类型的胎面橡胶，例如，可以采用丁苯橡胶(SBR)。胎面构件32还可以采用具有比形成轮胎骨架构件12的树脂材料的耐磨耗性优异的耐磨耗性的其它类型的树脂材料。
冠部22是在其轮胎径向外侧布置有胎面构件的区域。加强层14是由钢帘线形成的加强层。
薄壁部16在加强层14的宽度内且在比冠部22的宽度窄的范围、设置在冠部22的轮胎宽度方向中央部，该薄壁部16被构造成比冠部22的一般部分36薄。薄壁部16的从轮胎赤道面CL向轮胎宽度方向外侧的范围为加强层14的总宽度的1/3以内。换言之，d≤W/3，其中W是加强层14沿轮胎宽度方向的总宽度，d是从轮胎赤道面CL到薄壁部16与一般部分36之间的边界部38的沿轮胎宽度方向的距离。
当薄壁部16的从轮胎赤道面CL向轮胎宽度方向外侧的范围大于加强层14的总宽度的1/3时，即，当d＞W/3时，则薄壁部16位于加强层14的当被赋予内压时张力增大的区域，变得难以确保轮胎具有对抗内压的足够强度。
加强层14的总宽度W是帘线覆盖层34的在轮胎宽度方向两侧的两个轮胎宽度方向端部之间的沿轮胎宽度方向的距离。在加强层14的帘线30未被帘线覆盖层34覆盖的情况下，则是位于轮胎宽度方向的两侧的轮胎宽度方向最外侧的帘线30之间的距离。
图2的上部的图表示出了当将内压被赋予具有均匀厚度的冠部22的轮胎时(图中未示出)在加强层14中产生的沿轮胎周向的张力分布。横轴表示以轮胎赤道面CL的位置为原点的轮胎宽度方向距离，最大值为加强层14的总宽度W的一半，即，相当于W/2。纵轴表示张力。(具有三角形、方形和星形记号)的三条线分别表示不同的构成轮胎骨架构件12的树脂材料。由方形和星形表示的树脂材料的轮胎内压为1400kPa，由三角形表示的树脂材料的轮胎内压为1800kPa。
根据该图表明显的是，无论不同的树脂材料和内压，加强层14中产生的张力均是在轮胎赤道面CL的两侧直到各自的W/3的位置处相对小，然后在超过W/3的位置增加。因而据此明显的是，在轮胎赤道面CL的两侧直到各自的W/3的位置，加强层14存在承受更多张力的过剩能力。本实施方式注意到该事实，在冠部22的以上范围设置薄壁部16，如图2的下部所示。这由此能够确保轮胎10对抗内压的足够强度。
如图1所示，冠部22的外表面侧在从薄壁部16到除了该薄壁部16以外的一般部分36形成为平坦的。然而，冠部22的薄壁部16与一般部分36之间的边界部38形成台阶状轮廓。边界部38设置在冠部22的内表面侧和外表面侧中的至少一方。在图1中示出的示例中，边界部38仅设置在冠部22的内表面侧。边界部38可以单独设置在冠部22的外表面侧，或者可以设置在外表面侧和内表面侧这两者。
不限制边界部38的形状，边界部38可以在向轮胎径向内侧前进的同时向轮胎宽度方向外侧倾斜。冠部22的内表面的轮廓还可以从一般部分36到薄壁 部16为连续曲线。在这种情况下，薄壁部16与一般部分36之间的边界部38，即，薄壁部16的范围通过薄壁部16的厚度在向一般部分36前进的同时开始增加的位置来确定(identified)。
薄壁部16的沿轮胎径向的厚度可以部分地增加或减小或者为零。即，与冠部22的厚度为均匀的情况相比，在薄壁部16处的体积减小是足够的。薄壁部16的厚度还可以是整体为零。换言之，冠部22不必须存在于包括轮胎赤道面CL的部分区域。
(作用)
以下说明如上述构成的本实施方式的作用。如图1和图2所示，根据本实施方式的轮胎10通过在轮胎骨架构件12的冠部22中设置薄壁部16，使得轮胎10能够轻量化。冠部22中的薄壁部16与一般部分36之间的边界部38形成具有台阶状轮廓，因此轮胎骨架构件12的体积进一步减小，使得轮胎10能够轻量化。
轮胎骨架构件12的当赋予内压时单独承受张力的部分主要是侧部18。在轮胎骨架构件12的布置了加强层14的冠部22中，张力主要由加强层14承受。因而即使当薄壁部16在加强层14的宽度内且在比冠部22的宽度窄的范围、设置在冠部22，即设置于被加强层14覆盖的部分，也几乎不会对轮胎10的强度有影响。
因而，本实施方式使得在轮胎骨架构件12中采用树脂材料的轮胎10能够在确保对抗内压的强度的同时实现轻量化。
此外，在轮胎10的冠部22的轮胎宽度方向中央部没有布置胎体帘布层的情况下，该轮胎被称为具有无心胎体构造的橡胶轮胎(图中未示出)，归因于胎体帘布层的帘线被布置成沿轮胎周向彼此间隔开，因此张力趋于沿轮胎周向不均匀。
关于这点，在根据本实施方式的轮胎10中，轮胎骨架构件12由树脂材料 制成，因此难以产生沿轮胎周向不均匀的张力。因而根据本实施方式的轮胎10与具有传统的无心胎体构造的橡胶轮胎不同。
【第二实施方式】
如图3所示，在根据本实施方式的轮胎20中，轮胎骨架构件12的冠部22处的薄壁部16的厚度向轮胎赤道面CL逐渐减小。薄壁部16与一般部分36之间的边界部38的距轮胎赤道面CL的位置，即薄壁部16的范围，由一般部分36的厚度在向薄壁部16前进的同时开始减小的位置来确定。
薄壁部16是连续变化的，然而对其没有限制，其可以是台阶式变化。与冠部22的厚度是一般部分36的均匀厚度的情况相比，在薄壁部16处的体积减小是足够的，还可以薄壁部16的一部分存在厚度恢复增加的部位。此外，薄壁部16的厚度可以在到达轮胎赤道面CL之前变为零。
其它部分与第一实施方式相同，因此将相同的附图标记赋于图中的相同部分，并省略对其的说明。
(作用)
以下说明如上述构成的本实施方式的作用。如图3所示，在根据本实施方式的轮胎20中，薄壁部16的厚度在向轮胎赤道面CL前进的同时减小，因此冠部22的薄壁部16与除了薄壁部16以外的一般部分36之间的强度逐渐变化。这由此使得能够抑制应力集中，并能够提高耐久性。
【其它实施方式】
在以上实施方式中，薄壁部16的从轮胎赤道面CL向轮胎宽度方向外侧的范围是加强层14的总宽度W的1/3以内，然而不限于此，该范围可以超过总宽度W的1/3。
2013年2月20日递交的日本特许出愿2013-31450号的全部内容通过引用并入于本说明书。
附图标记说明
10 轮胎
12 轮胎骨架构件
14 加强层
16 薄壁部
18 侧部
20 轮胎
22 冠部
24 胎圈部
30 帘线
36 一般部分
38 边界部
CL 轮胎赤道面
W 加强层的总宽度

Claims (6)

1.一种轮胎，其包括：
轮胎骨架构件，所述轮胎骨架构件由树脂材料形成，所述轮胎骨架构件设置有位于轮胎宽度方向两侧的侧部和与侧部的轮胎径向外侧端部相连且向轮胎宽度方向内侧延伸的冠部；
带束层，所述带束层为单层，所述带束层设置于所述冠部的外表面侧，所述带束层包括沿轮胎周向卷绕成螺旋状的帘线，该帘线被由树脂材料形成的帘线覆盖层覆盖，且彼此相邻的被所述帘线覆盖层覆盖了的所述帘线之间在所述帘线覆盖层相互接触；和
薄壁部，所述薄壁部在所述带束层的宽度内且在比所述冠部的宽度窄的范围、设置在所述冠部的轮胎宽度方向中央部，使得所述冠部的设置有所述薄壁部的部分的厚度比所述冠部的一般部分的轮胎径向上的厚度薄。
2.根据权利要求1所述的轮胎，其特征在于，在所述冠部的所述薄壁部与除了所述薄壁部以外的一般部分之间的边界部具有台阶状轮廓。
3.根据权利要求2所述的轮胎，其特征在于，所述边界部设置于所述冠部的轮胎径向上的内表面侧和所述冠部的轮胎径向上的外表面侧中的至少一方。
4.根据权利要求1所述的轮胎，其特征在于，所述冠部的设置有所述薄壁部的部分的厚度向轮胎赤道面逐渐减小。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的轮胎，其特征在于，所述薄壁部的从轮胎赤道面向轮胎宽度方向外侧的范围是所述带束层的总宽度的1/3以内。
6.根据权利要求1所述的轮胎，其特征在于，所述冠部的设置有所述薄壁部的部分的厚度为零。
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