CN105121187B - 充气轮胎 - Google Patents

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Abstract

本充气轮胎设置有由至少一个帘布层制成的胎体，该帘布层包括帘布层主体部和帘布层折返部，并且在从轮辋分离点至胎侧部的轮胎最大宽度位置的轮胎外表面上包括朝向轮胎轴向内侧凹陷的凹部，其中，在未组装轮辋的状态下的轮胎轴向截面中，通过第一交点和第二交点两者的胎圈背面部的外表面直线相对于轮胎轴向所形成的角度α为70°至100°。

Description

充气轮胎
技术领域
本发明涉及一种充气轮胎。
背景技术
近年来，为了实现更好的环境友好性和经济性，已经将改善汽车的燃料消耗率作为目标。在这种背景下，在轮胎中已经追求减小滚动阻力。为此，已经尝试了减少轮胎的部件数量和/或减轻这些部件的重量。
对于减轻轮胎重量而言，减少轮胎中的橡胶使用量是有效的，并且专利文献1提出了：通过使轮胎最大宽度位置与轮胎外表面开始从轮辋凸缘分离的轮辋分离点之间的轮胎外表面朝向轮胎轴向内侧变薄来形成凹部，以使胎圈部(需要相对大量的橡胶)附近的侧部橡胶中所使用的橡胶减少与凹部的体积对应的量，因而减轻了轮胎的整体重量。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2000-158919号公报
发明内容
发明要解决的问题
然而，在胎圈部附近的轮胎外表面形成凹部会因为减小了侧部橡胶的厚度而使轮胎刚性降低。因此，当轮胎组装有轮辋且压靠轮辋时，来自轮辋凸缘的反作用力会起作用而使胎圈部变形。进而该胎圈部的变形可能导致胎体帘布层的端部产生变形的不利影响，这可能导致帘布层端分离。
因此，如上所述，已经存在对同时实现如下两方面的需求：享受如上所述的轮胎轻量化的效果，以及在不导致帘布层端分离的情况下非常令人满意地确保轮胎的耐久性。
鉴于此，本发明的目的在于提供一种重量减轻的同时还确保了优异的耐久性的充气轮胎。
用于解决问题的方案
为了满足该需求，本发明人进行了深入的研究并发现即使当在胎圈部附近的侧部橡胶中形成凹部时，也能够通过调节位于该胎圈部的轮胎外表面的形状来减轻由该胎圈部的变形导致的对胎体帘布层的端部的不利影响，由此完成了本发明。
具体地，以下是本发明的主要内容。
(1)一种充气轮胎，其包括：彼此相连的胎面部、一对胎侧部和一对胎圈部；胎体，所述胎体包括至少一个帘布层，所述帘布层包括在埋设于所述胎圈部的一对胎圈芯之间环状地延伸的帘布层主体部和从该帘布层主体部起延伸成绕着各胎圈芯从轮胎轴向内侧朝向轮胎轴向外侧折返的帘布层折返部；以及凹部，所述凹部被形成为在轮辋分离点和所述胎侧部的轮胎最大宽度位置之间的轮胎外表面处朝向轮胎轴向内侧凹陷，其中，
在轮胎未与轮辋组装且将所述一对胎圈部之间的宽度设定成规定轮辋宽度的未组装轮辋的状态下，在轮胎轴向截面中，将角度α定义为通过第一交点和第二交点的胎圈背面部的外表面直线相对于轮胎轴向所形成的角度，将该第一交点定义为通过所述胎圈芯的重心且平行于轮胎轴向延伸的直线与轮胎外表面的交点，将该第二交点定义为通过距所述胎圈芯的轮胎径向最外侧端的距离为该胎圈芯的轮胎径向最大宽度的50％且位于所述胎圈芯的轮胎径向最外侧端的轮胎径向外侧的点并且平行于轮胎轴向延伸的直线与轮胎外表面的交点，所述角度α为70°至100°。
在本文中，“轮辋分离点”是指在轮胎已经根据其尺寸组装了规定轮辋、充填了正规最大内压且无负荷的状态下轮胎外表面与轮辋凸缘的接触解除的点。“规定轮辋”是指由在制造轮胎和使用轮胎的地域内有效的工业标准针对各轮胎尺寸规定的标准轮辋。这些标准的示例包括：日本的JATMA(日本机动车轮胎制造者协会)的“年鉴(YEAR BOOK)”；欧洲的ETRO(欧洲轮胎和轮辋技术组织(European Tire and Rim Technical Organization))的“标准手册(STANDARD MANUAL)”；美国的TRA(轮胎和轮辋协会(The Tire and RimAssociation))的“年鉴”等。“正规最大内压”是指与由诸如JATMA等规定的适用尺寸和帘布层等级(ply rating)中的单个车轮的最大负荷能力对应的空气压力。短语“将一对胎圈部的宽度设定成规定轮辋宽度”是指将一对胎圈部中的各胎踵部之间的轮胎轴向距离设定成上述JATMA等中规定的轮辋宽度(即，适用于表现出轮胎性能的轮辋宽度)。
上述结构能够使胎体的帘布层折返部的端部与受到来自轮辋凸缘的反作用力的区域隔离，以减小施加于帘布层折返部的端部的负荷。结果，享受了通过在侧部橡胶中形成凹部而使轮胎轻量化的效果，与此同时，还确保了优异的耐久性。
(2)在根据本发明的充气轮胎中，在所述未组装轮辋的状态下，胎踵部和所述轮胎最大宽度位置之间的轮胎外表面在朝向轮胎径向外侧的方向上由如下圆弧按顺序进行限定：曲率中心位于该轮胎外表面的轮胎轴向内侧的至少一个圆弧、曲率中心位于该轮胎外表面的轮胎轴向外侧的至少一个圆弧以及曲率中心位于该轮胎外表面的轮胎轴向内侧的至少一个圆弧。
上述结构通过减少侧部橡胶的量来帮助减轻轮胎的重量。此外，通过使胎圈部在胎踵部附近与轮辋凸缘充分接触，从而使来自轮辋凸缘的反作用力在整个胎圈部分散。结果，抑制了胎体的帘布层折返部的端部上的负荷集中，并且更好地确保了轮胎的耐久性。
(3)在根据本发明的充气轮胎中，在所述未组装轮辋的状态下，包括所述凹部的轮胎径向区域内的至少一部分的橡胶厚度朝向轮胎径向外侧逐渐减小，并且在跟随包括所述凹部的轮胎径向区域内的至少一部分、朝向轮胎径向外侧延伸了轮胎截面高度的1/2的轮胎径向区域中该橡胶厚度保持恒定。
注意，“橡胶厚度”是指从轮胎内的构件的帘线表面至轮胎外表面所测量的橡胶的最短距离。构件的“帘线表面”是指在各区域中存在的诸如胎体和胎圈包布等的各种构件的最靠近轮胎外表面的帘线表面。短语“橡胶厚度保持恒定”是指该区域中最大橡胶厚度和最小橡胶厚度在平均橡胶厚度的±10％的范围内。
上述结构能够通过确保胎圈部附近的橡胶厚度来抑制胎体的帘布层折返部的端部上的应变集中，与此同时，能够进一步通过减小胎圈部的轮胎径向外侧的区域中的橡胶厚度来令人满意地利于轮胎的轻量化。
(4)在根据本发明的充气轮胎中，在所述未组装轮辋的状态下，将角度β定义为通过第三交点和第四交点的帘布层折返部的倾斜线相对于轮胎轴向所形成的角度，将该第三交点定义为通过所述胎圈芯的重心且平行于轮胎轴向延伸的直线与所述帘布层折返部之间的交点，将该第四交点定义为通过距所述胎圈芯的轮胎径向最外侧端的距离为该胎圈芯的轮胎径向最大宽度的50％且位于所述胎圈芯的轮胎径向最外侧端的轮胎径向外侧的点并且平行于轮胎轴向延伸的直线与所述帘布层折返部之间的交点，所述角度β为70°至100°。
通过如此地调节帘布层折返部的角度，使帘布层折返部的端部与由于轮辋凸缘所导致的变形区域隔离。结果，抑制了在该端部中发生应变。此外，由于通过使胎体的帘布层折返部的端部与受到来自轮辋凸缘的反作用力的区域进一步隔离而进一步降低了作用于该折返部的端部的负荷强度，其结果在如下两方面获得了改善：享受通过在侧部橡胶中形成凹部而使轮胎轻量化的效果，以及令人满意地确保轮胎的耐久性。
(5)在根据本发明的充气轮胎中，在轮胎已经组装了规定轮辋、充填了正规最大内压且无负荷的组装有轮辋的状态下，轮胎外表面和轮辋凸缘之间的轮胎轴向上的间隔距离朝向轮胎径向外侧逐渐增大，该间隔距离的最大间隔距离为所述胎圈芯的轮胎轴向最大宽度的10％至30％。
“最大间隔距离”是指从凸缘端至通过该凸缘端且平行于轮胎轴向引出的直线与轮胎外表面之间的接触点的轮胎轴向距离。
利用上述结构，与传统的结构相比，轮胎与轮辋凸缘之间的接触区域被定位靠轮胎径向内侧。因此，减轻了由胎圈部所使用的橡胶的变形对帘布层折返部的端部造成的不利影响，并且进一步抑制了帘布层端发生分离。
(6)在根据本发明的充气轮胎中，在所述未组装轮辋的状态下，在通过所述胎圈芯的重心且平行于轮胎轴向引出的直线上的、轮胎轴向上的橡胶厚度为在通过所述胎圈芯的重心且平行于轮胎径向引出的直线上的、轮胎径向上的橡胶厚度的70％至300％。
当轮胎组装有轮辋时，上述结构使得来自轮辋凸缘的反作用力被胎踵部附近的全部橡胶均匀地接收。结果，减轻了对帘布层折返部的不利影响，并且进一步抑制了帘布层端发生分离。
(7)在根据本发明的充气轮胎中，在所述未组装轮辋的状态下，所述胎圈部的胎圈基宽为所述胎圈芯的轮胎轴向最大宽度的200％至260％。
“胎圈基宽”是从胎圈部的胎趾至胎圈基部的切线与胎圈背面部的外表面直线之间的交点的长度。
上述结构使得在轮胎组装有轮辋时胎圈基部与胎圈座部以足够的面积进行接触。因此，通过胎圈基部附近所使用的橡胶令人满意地吸收了来自轮辋凸缘的反作用力。结果，减轻了对帘布层折返部的端部的不利影响，并且进一步抑制了帘布层端发生分离。此处的“胎圈座部”是指胎圈座的从胎圈背面部在轮辋分离点处的切线与胎圈座部的延长线之间的交点至隆起部(hump)的轮胎轴向上的部分。
(8)在根据本发明的充气轮胎中，在所述未组装轮辋的状态下，从所述胎圈背面部的外表面直线与所述胎圈部的胎圈基部的切线之间的交点至所述帘布层折返部的端部的轮胎径向距离为所述胎圈芯的轮胎轴向最大宽度的100％至225％。
上述结构能够通过缩短胎体帘布层来减轻轮胎的重量。
(9)在根据本发明的充气轮胎中，在所述未组装轮辋的状态下，从所述胎圈背面部的外表面直线与所述胎圈部的胎圈基部的切线之间的交点至所述帘布层折返部的端部的轮胎径向距离可以为所述胎圈芯的轮胎轴向最大宽度的135％至200％。
上述结构能够通过缩短胎体帘布层来减轻轮胎的重量。
发明的效果
因而，本发明提供了一种能够在实现轮胎轻量化的同时还能够确保轮胎的耐久性的充气轮胎。
附图说明
图1是根据本发明的一实施方式的、处于未组装轮辋的状态下的本发明的充气轮胎的轮胎轴向截面图。
图2是位于图1中示出的充气轮胎的一侧的胎圈部和胎侧部的放大图。
图3的(a)示出根据本发明的充气轮胎处于已经组装了规定轮辋、充填了正规最大内压且施加了规定载荷的状态下的胎圈部与轮辋凸缘之间的接触状态。
图3的(b)示出传统充气轮胎处于已经组装了规定轮辋、充填了正规最大内压且施加了规定载荷的状态下的胎圈部与轮辋凸缘之间的接触状态。
图4是位于图1中示出的充气轮胎的一侧的胎圈部和胎侧部的放大图。
图5是位于图1中示出的充气轮胎的一侧的胎圈部和胎侧部的放大图。
图6是本发明的充气轮胎处于已经组装了规定轮辋、充填了正规最大内压且无负荷的状态下的轮胎轴向截面图。
图7是位于图1中示出的充气轮胎的一侧的胎圈部和胎侧部的放大图。
图8是位于图1中示出的充气轮胎的一侧的胎圈部和胎侧部的放大图。
具体实施方式
以下参照附图来详细说明根据本发明的充气轮胎的一实施方式。
图1是本发明的充气轮胎(以下，称作“轮胎”)还未组装轮辋且将一对胎圈部之间的宽度设定成规定轮辋宽度的状态(以下，称作“未组装轮辋的状态”)下的轮胎轴向截面图。
轮胎1包括胎面部2、一对胎侧部3、3以及一对胎圈部4、4。轮胎1还包括由至少一个帘布层构成的胎体6，该帘布层包括：帘布层主体部6a，其被设置成在分别埋设在胎圈部4、4中的一对胎圈芯5、5之间环状地延伸；以及各帘布层折返部6b，其均从帘布层主体部6a延伸以绕着对应的胎圈芯5从轮胎轴向内侧朝向轮胎径向外侧折返。
在本实施方式中，帘布层折返部6b在胎圈芯5周围延伸，并且该帘布层折返部6b在沿着胎圈芯5的外表面不卷回的情况下沿着胎圈芯5折返，然后向轮胎径向外侧、大致平行于帘布层主体部6a地延伸。
轮胎1还包括凹部7，该凹部7被形成为在轮辋分离点F和各胎侧部3的轮胎最大宽度位置P3之间的轮胎径向区域内的轮胎外表面处向轮胎轴向内侧凹陷。
在图1中，轮胎轴向是指由箭头X表示的方向，轮胎径向是指由箭头Y表示的方向。胎侧部3的轮胎最大宽度位置P3是指胎侧部3的轮胎轴向上的最外侧端。
以使得整个凹部7包括在轮辋分离点F和轮胎最大宽度位置P3之间的轮胎径向区域的方式将凹部7形成在该区域的至少一部分(在本实施方式中为胎圈部4附近)的轮胎外表面。通过使外表面变薄以朝向轮胎轴向内侧凹陷来形成凹部7。
通过在轮辋分离点F和轮胎最大宽度位置P3之间的侧部橡胶区域中形成凹部7，轮胎的重量减小，这是因为橡胶材料的量由于凹部7的体积而减少，这进而降低了轮胎滚动阻力。
接下来，参照图2，图2是位于图1的一侧的胎圈部4和胎侧部3的放大图。
在图示的实施方式中，优选地，除了前述结构以外，在如图2所示的轮胎轴向截面中、在将一对胎圈部4、4之间的宽度设定成规定轮辋宽度的状态下，角度α为70°至100°。将角度α定义为如下角度：通过第一交点P1和第二交点P2的胎圈背面部的外表面直线L1相对于轮胎轴向X所形成的角度。将第一交点P1定义为通过胎圈芯5的重心C5且平行于轮胎轴向延伸的直线与轮胎外表面之间的交点。将第二交点P2定义为通过点P6且平行于轮胎轴向延伸的直线与轮胎外表面之间的交点，其中该点P6为距胎圈芯5的轮胎径向最外侧端P5的距离为该胎圈芯5的轮胎径向最大宽度a的50％的、位于胎圈芯5的轮胎径向最外侧端P5的轮胎径向外侧的任意的点。
这里，在本实施方式中，胎圈芯5的重心C5是指截面形状自身的重心，而不是考虑重量的实际重心。此外，将一对胎圈部之间的宽度设定成规定轮辋宽度的状态是指，将轮胎1的胎圈部4、4的各胎踵部8、8之间的宽度方向距离设定成上述JATMA等中规定的轮辋宽度(即，适用于表现出轮胎性能的轮辋宽度)，并且用该状态下的测量值来表示角度α。角度α是指胎圈背面部的外表面直线L1相对于轮胎轴向X所形成的如下角度：该角度位于该胎圈背面部的外表面直线L1的轮胎轴向外侧且位于通过第一交点P1且平行于轮胎轴向延伸的直线的轮胎径向外侧。
图3的(a)示出了本发明的充气轮胎1处于已经组装了规定轮辋、充填了正规最大内压且施加了规定载荷的状态下的、当胎圈背面部的外表面直线L1相对于轮胎轴向X所形成的角度α为80°时的胎圈部4与轮辋凸缘20之间的接触状态。另一方面，图3的(b)示出了传统的充气轮胎101处于已经组装了规定轮辋、充填了正规最大内压且施加了规定载荷的状态下的、当胎圈背面部的外表面直线L1相对于轮胎轴向X所形成的角度α为60°时的胎圈部40与轮辋凸缘200之间的接触状态。
如前所述，尽管可以通过在轮辋分离点和轮胎最大宽度位置之间的轮胎径向区域内的侧部橡胶中形成凹部来实现轮胎的轻量化，但是胎圈部的刚性会因为侧部橡胶的厚度的减小而降低。因此，当轮胎组装有轮辋时，由于轮胎压靠轮辋且接收来自轮辋凸缘的反作用力，使得胎圈部所使用的橡胶易于变形。
首先，在如图3的(b)所示的传统充气轮胎101中、在轮胎已经组装了规定轮辋、充填了正规最大内压且施加了规定载荷的状态下，胎圈部40与轮辋凸缘200之间的接触区域S2(与阴影区域对应)从胎踵部80延伸至轮辋凸缘端200a附近。如图所示，帘布层折返部60b的端部90位于接触区域S2附近，因此会受到来自轮辋凸轮200的反作用力的影响。因此，当胎圈部40变形时，端部90可能会发生应变，导致帘布层端发生分离。
另一方面，在如图3的(a)所示的根据本发明的充气轮胎1中，与传统充气轮胎101相比，增大了轮胎外表面的位于胎踵部8的轮胎径向外侧的部分、即胎圈背面部的外表面的立起角度α。这允许胎圈部4与轮辋凸缘20之间的接触区域S1(与阴影区域对应)比传统的接触区域S2靠轮胎径向内侧、即比传统的接触区域S2靠近胎踵部8。结果，帘布层折返部6b的端部9与接触区域S1隔离，并且与传统结构相比，显著地缓和了来自轮辋凸缘20的反作用力对端部9的影响，使得充气轮胎具有优异的耐久性而帘布层端将不会发生分离。
利用将胎圈背面部的轮胎外表面设计成形成70°至100°的角度α的根据本发明的结构，即使在轮胎已经组装了轮辋、充填了正规最大内压且施加了规定载荷的状态下，轮辋凸缘20对帘布层折返部6b的端部9的影响也最小化，使得充气轮胎确保了足够的耐久性。
这里，将角度α设定在70°至100°的范围，这是因为将角度设定成70°或更大允许折返部6b的端部9与轮辋凸缘20充分隔离，以抑制在端部9中发生应变。另一方面，将角度设定成100°或更小允许端部9与帘布层主体部6a隔离，以抑制发生由帘布层主体部6a的变形导致的应变。
另外，更优选地，胎圈背面部的外表面直线L1相对于轮胎轴向X所形成的角度α为80°至90°。将角度设定成80°或更大允许折返部6b的端部9与轮辋凸缘20充分隔离，以进一步抑制在端部9中发生应变。另一方面，将角度设定成90°或更小允许端部9与帘布层主体部6a隔离，以进一步抑制发生由帘布层主体部6a的变形导致的应变。
如图4所示，优选地，在处于未组装轮辋的状态下的根据本发明的充气轮胎中，位于胎踵部8和轮胎最大宽度位置P3之间的区域中的轮胎外表面由如下至少一个圆弧沿朝向轮胎径向外侧的方向按顺序进行限定：曲率中心为C1的至少一个圆弧，该曲率中心C1位于轮胎外表面的轮胎轴向内侧；曲率中心为C2的至少一个圆弧，该曲率中心C2位于轮胎外表面的轮胎轴向外侧；以及曲率中心为C3的至少一个圆弧，该曲率中心C3位于轮胎外表面的轮胎轴向内侧。
通过将轮胎外表面的与胎踵部8对应的部分如此地形成为具有朝向轮胎外侧凸出的形状，使胎踵部8附近的胎圈部4与轮辋凸缘20在整个接触区域S1充分接触，从而使来自轮辋凸缘20的反作用力遍及接触区域S1地分散。结果，降低了胎体的帘布层折返部6b的端部9的负荷强度，并且抑制了帘布层端发生分离。
此外，通过将轮胎外表面的与侧部橡胶的一部分对应的部分形成为具有朝向轮胎内侧凸出的形状，减少了橡胶的量，并且减轻了轮胎的重量。
尽管图4仅示出了曲率中心分别为C1、C2和C3的三个圆弧，但是位于曲率中心为C1的圆弧和曲率中心为C2的圆弧之间的轮胎外表面还包括由具有不同曲率中心的多个其它圆弧形成的部分，使得这些部分平滑地连接。
此外，通过如图4所示的单一圆弧来形成凹部7不是必要的，例如，凹部7可以由多个圆弧限定。另外，限定轮胎外表面的形状的曲率中心和曲率半径不限于图4中示出的示例。
如图4所示，还优选地，在未组装轮辋的状态下，轮胎的包含凹部7的轮胎径向区域内的至少一部分中的橡胶厚度d朝向轮胎径向外侧逐渐减小，并且在轮胎的跟随包括凹部7的该轮胎径向区域内的至少一部分的、朝向轮胎径向外侧延伸轮胎截面高度H的1/2的轮胎径向区域中该橡胶厚度d保持恒定。
这里，橡胶厚度d是指在上述区域中存在诸如胎体和胎圈包布等的各种构件中的最靠近轮胎外表面的帘线表面至轮胎外表面的橡胶的最短距离。轮胎截面高度H是指胎踵部8和轮胎的轮胎径向最外侧端之间的轮胎径向距离。橡胶厚度保持恒定意味着在如下区域中最大橡胶厚度和最小橡胶厚度为平均橡胶厚度的±10％的范围内：该区域为轮胎的从具有逐渐减小的橡胶厚度的区域的至少一部分的终端延伸轮胎截面高度H的1/2的区域。
通过如此确保橡胶厚度在胎圈部4附近相对地大，抑制了由于来自轮辋凸缘20的反作用力导致应变集中在胎体的帘布层折返部6b的端部9。此外，通过逐渐减小橡胶厚度并且缓和该区域中的橡胶厚度差，抑制了胎圈部的局部变形，另外，要求确保诸如刚性、耐久性和操纵稳定性等的性能的具有预定橡胶厚度的区域在轮胎已经充填有空气时能够均匀地接收朝向轮胎轴向外侧施加的力。
如图5所示，还优选地，角度β为70°至100°。将角度β定义为如下的角度：通过第三交点P7和第四交点P8的帘布层折返部6b的倾斜线L2相对于轮胎轴向所形成的角度。将第三交点P7定义为通过胎圈芯5的重心C5且平行于轮胎轴向延伸的直线与帘布层折返部6b之间的交点。将第四交点P8定义为通过距胎圈芯5的轮胎径向最外侧端P5的距离为该胎圈芯5的轮胎径向最大宽度a的50％处的位于胎圈芯5的轮胎径向最外侧端P5的轮胎径向外侧的任意的点P6且平行于轮胎轴向延伸的直线与帘布层折返部6b之间的交点。
角度β是指帘布层折返部的倾斜线L2相对于轮胎轴向X所形成的如下角度：该角度位于该帘布层折返部的倾斜线L2的轮胎轴向外侧且位于通过第三交点P7且平行于轮胎轴向延伸的直线的轮胎径向外侧。
通过如此地调节帘布层折返部6b的角度，使帘布层折返部6b的端部9与轮辋凸缘20隔离。结果，抑制了在端部9中发生应变。此外，由于通过使胎体的帘布层折返部的端部与受到来自轮辋凸缘的反作用力的区域进一步隔离而进一步降低了作用于折返部的端部的负荷强度，其结果是在如下两方面获得改善：享受通过在侧部橡胶中形成凹部而使轮胎轻量化的效果，以及令人满意地确保轮胎的优异耐久性。
将角度β设定成70°或更大，这是因为70°或更大的角度允许端部9与轮辋凸缘20充分隔离，以抑制在端部9中发生应变。另一方面，将角度β设定成100°或更小，这是因为大于100°的角度可能会存在端部9与胎圈芯5接触的风险，并且折返部6b在折返部6b被构造成沿着胎圈芯5卷回时的制造成本增加。当将角度β设定成大于110°时，端部9过于靠近帘布层主体部6a，导致由于帘布层主体部6a的变形使帘布层折返部6b的应变增大。
如图6所示，还优选地，在轮胎已经组装了规定轮辋、充填了正规最大内压但未施加载荷的组装有轮辋的状态下，轮胎外表面和轮辋凸缘20之间的轮胎轴向上的间隔距离t朝向轮胎径向外侧逐渐增大，并且该间隔距离t的最大间隔距离tmax为胎圈芯5的轮胎轴向最大宽度b的10％至30％。
间隔距离t是指轮胎外表面与轮辋凸缘20的轮胎轴向最内侧端之间的轮胎轴向最短距离，如前所述的间隔距离t的最大间隔距离tmax为从凸缘端至通过该凸缘端且平行于轮胎轴向引出的直线与轮胎外表面的接触点之间的轮胎轴向距离。胎圈芯5的轮胎轴向最大宽度b是指通过胎圈芯5的轮胎轴向最内侧端且平行于轮胎径向延伸的线与通过胎圈芯5的轮胎轴向最外侧端且平行于轮胎径向延伸的线之间的距离。
利用上述结构，与传统的结构相比，轮胎与轮辋凸缘之间的接触区域被定位成靠轮胎径向内侧。因此，即使在来自轮胎凸缘的反作用力使胎圈部所使用的橡胶变形时，也减轻了对帘布层折返部6b的端部9的影响，并且进一步抑制了帘布层端发生分离。
将间隔距离t的最大间隔距离tmax设定成胎圈芯5的轮胎轴向最大宽度b的10％至30％，这是因为10％或更大的长度即使在来自轮胎凸缘的反作用力使胎圈部所使用的橡胶变形时，也帮助减轻了对帘布层折返部6b的端部9的影响。另一方面，30％或更小的长度帮助缓和大的刚性差，并且通过抑制端部9过于靠近帘布层主体部6a还减少了端部9中的应变。
如图7所示，还优选地，在未组装轮辋的状态下，在通过胎圈芯5的重心C5且平行于轮胎轴向引出的直线上的轮胎轴向上的橡胶厚度m为在通过胎圈芯5的重心C5且平行于轮胎径向引出的直线上的轮胎径向上的橡胶厚度n的70％至300％。
通过将胎踵部8中的、胎圈芯5周围的橡胶厚度如此地控制成大致均匀，则在轮胎组装有轮辋时，来自轮辋凸缘20的反作用力会被胎踵部8附近的全部橡胶均匀地接收。结果，避免了作用于帘布层折返部6b的端部9的局部负荷集中，降低了作用于端部9的负荷强度，并且进一步抑制了帘布层端发生分离。
还优选地，在未组装轮辋的状态下，胎圈基宽W为胎圈芯5的轮胎轴向最大宽度b的200％至260％。
这里，胎圈基宽W是指胎圈部4的胎趾12和交点P9之间的长度，其中交点P9为胎圈基部的外表面的切线L3与胎圈背面部的外表面直线L1之间的交点。
将胎圈基宽W设定成上述长度允许胎圈基部11在轮胎组装有轮辋时与轮辋的胎圈座部以足够的面积进行接触。这确保了来自轮辋凸缘的反作用力会被胎圈基部附近所使用橡胶吸收。结果，减轻了对帘布层折返部的端部的影响，并且进一步抑制了帘布层端发生分离。因此，进一步确保了轮胎的耐久性。
因此，当将胎圈基宽W设定成小于胎圈芯5的轮胎轴向最大宽度b的200％时，增大了作用于胎圈背面部的负荷强度，并且会增大来自轮辋凸缘的反作用力。因此，加重了对端部9的影响，导致端部9中的应变增加了。另一方面，当将胎圈基宽W设定成大于260％时，会增加胎圈部所使用的橡胶的重量而与轻量化的本来目的背道而驰，另外，还增大了胎圈部的体积，可能导致发热量增加。
还优选地，在未组装轮辋的状态下，从胎圈背面部的外表面直线L1与胎圈基部11的外表面的切线L3之间的交点P9至帘布层折返部6b的端部9的轮胎径向距离h为胎圈芯5的轮胎轴向最大宽度b的100％至225％。更优选地，距离h为胎圈芯5的轮胎轴向最大宽度b的135％至200％。
通过如此地采用将帘布层折返部6b折返的高度控制成相对小的结构，减少了胎体帘布层6的使用量，并且进一步减轻了轮胎的重量。此外，如此地采用将帘布层折返部6b折返的高度控制成相对小的结构，而代替使折返部沿胎圈芯5卷回的结构，还抑制了制造成本的增加。
此外，除了上述结构以外，优选地，在图8的轮胎轴向截面图中，位于胎踵部8和交点P10之间的区域中的胎圈背面部的轮胎外表面由曲率中心为C6且曲率半径为R的至少一个圆弧限定，其中该曲率中心C6位于轮胎外表面的轮胎轴向内侧，在将一对胎圈部4、4之间的宽度设定成规定轮辋宽度的状态下，该曲率半径R为10mm至80mm。将交点P10定义为通过胎圈芯5的轮胎径向最外侧端P5且平行于轮胎轴向X延伸的直线与轮胎外表面之间的交点。
这里，在将一对胎圈部之间的宽度设定成规定轮辋宽度的状态意味着，将轮胎1的胎圈部4、4的各胎踵部8、8之间的宽度方向距离设定成上述JATMA等中规定的轮辋宽度(即，适用于表现出轮胎性能的轮辋宽度)，并且在这种状态下测量上述尺寸。此外，胎踵部8是指通过胎圈芯5的中心C5且沿轮胎径向延伸的线与轮胎外表面的交点A1和通过胎圈芯5的中心C5且平行于胎圈基部的外轮廓线延伸的线与轮胎外表面的交点A2之间的区域中的轮胎外表面部分。
图3的(a)示出了根据本发明的充气轮胎1处于已经组装了规定轮辋、充填了正规最大内压且施加了规定载荷的状态下的、当形成胎圈背面部的轮胎外表面的圆弧具有15mm的曲率半径R时的胎圈部4与轮辋凸缘20之间的接触状态。另一方面，图3的(b)示出了传统的充气轮胎101处于已经组装了规定轮辋、充填了正规最大内压且施加了规定载荷的状态下的、当形成胎圈背面部的轮胎外表面的圆弧具有140mm的曲率半径R时的胎圈部40与轮辋凸缘200之间的接触状态。
如前所述，尽管可以通过在轮辋分离点和轮胎最大宽度位置之间的区域内的侧部橡胶中形成凹部来实现轮胎的轻量化，但是胎圈部的刚性会因为侧部橡胶的厚度的减小而降低。因此，当轮胎组装有轮辋时，由于轮胎压靠轮辋且接收来自轮辋凸缘的反作用力，使得胎圈部所使用的橡胶易于变形。
首先，在如图3的(b)所示的传统的充气轮胎101中、在轮胎已经组装了规定轮辋的状态下，胎圈部40与轮辋凸缘200之间的接触区域S2(与阴影区域对应)从胎趾120延伸至轮辋凸缘端200a附近。此外，胎圈背面部的轮胎外表面具有相对大的曲率半径，因此，胎圈部40的、特别是轮辋分离点F附近的轮胎外表面部分和胎趾120附近的轮胎外表面部分在轮胎组装有轮辋时与轮辋凸缘200紧密接触。也就是说，胎圈部40中的轮胎外表面与轮辋凸缘200之间在接触区域S2内的接触压力高，该接触压力特别地在轮辋分离点F附近和胎趾120附近高，而胎踵部80附近的接触压力低。
采用这种方式，由于帘布层折返部60b的端部90位于接触压力高的轮辋分离点F附近，因此端部90会受到来自轮辋凸缘200的反作用力的影响。因此，当胎圈部40变形时，端部90可能会发生应变，导致帘布层端发生分离。
另一方面，在如图3的(a)所示的本发明的充气轮胎1中，胎圈背面部的轮胎外表面的曲率半径R比传统的充气轮胎101中的小。这允许胎圈部4与轮辋凸缘20之间的接触区域S1(与阴影区域对应)比传统的接触区域S2靠轮胎径向内侧、即比传统的接触区域S2靠近胎踵部8。换言之，与传统的充气轮胎相比，轮辋分离点F被定位成靠轮胎径向内侧。此外，曲率半径R相对小，因此，当轮胎组装有轮辋时，轮辋外表面适合轮辋凸缘20中的胎圈座端部的弯曲形状，从而改善了相对于轮辋凸缘的适合性能。因此，胎圈部4中的位于接触区域S1中的轮胎外表面与轮辋凸缘20之间的接触压力在接触区域S1内大致均匀。这使得帘布层折返部6b的端部9远离接触区域S1，另外，与传统充气轮胎不同，由于接触区域S1内的接触压力被分散了，因此不能特别增大最靠近端部9的轮辋分离点F处的接触压力。结果，与传统的充气轮胎相比，明显地减轻了来自轮辋凸缘20的反作用力对端部9造成的影响，使得充气轮胎具有优异的耐久性而将不会使帘布层端发生分离。
另外，将曲率半径R设定成10mm至80mm的范围，这是因为小于10mm的曲率半径将会产生极小的半径、局部地增大接触压力并且不能均匀地分散接触压力。另一方面，大于80mm的曲率半径R将会使胎圈背面部的外表面的从胎踵部8朝向轮胎径向外侧的立起角度减小，导致折返部6b的端部9难以与轮辋分离点F充分隔离。更优选地，曲率半径R为15mm至70mm。
实施例
接下来，为了确认本发明的有益效果，准备了根据本发明的实施例的轮胎和比较例的轮胎，并且通过比较这些轮胎的胎圈部的耐久性来评价胎体中的帘布层折返部的各端部的耐分离性。
实施例1的轮胎为如下充气轮胎：该充气轮胎的轮胎尺寸为275/80R22.5、如图1所示地在轮辋分离点和轮胎最大宽度位置之间的区域内形成凹部且各胎圈背面部的轮胎外表面的角度α为70°、并且具有表1中示出的各规格。
实施例2至实施例14的轮胎具有与实施例1的轮胎相似的结构，实施例2至实施例14的轮胎与实施例1的轮胎的区别在于，如表1所示地改变了各规格的值。
比较例1的轮胎具有与实施例1的轮胎相似的结构，比较例1的轮胎与实施例1的轮胎的区别在于，胎圈背面部的轮胎外表面的角度α为55°。
比较例2的轮胎也具有与实施例1的轮胎相似的结构，比较例2的轮胎与实施例1的轮胎的区别在于，胎圈背面部的轮胎外表面的角度α为110°。
具体地，通过如下方法来评价各试验轮胎的耐分离性：通过使轮胎与规定轮辋组装并且对如此组装的轮胎充填875kPa的内压，在施加了与由JATMA规定的最大载荷能力(规定载荷)对应的载荷(3395kgf)作为初始载荷且在60km/h的试验速度下对如此组装和充填的轮胎进行转鼓试验(drum test)，并且测量直到由于胎体帘布层发生分离所导致的强烈振动而使试验不可避免地中断为止轮胎在转鼓上行驶的行进距离。表1中示出了如此测得的距离的测量结果。这些结果是用根据将比较例1的轮胎的行进距离作为100的指数来表示的。数值越大，表示耐分离性越好。
表1中示出的轮胎重量减轻量(kg)表示与作为基准的没有凹部的轮胎相比的减轻量(橡胶重量(kg))。
[表1]
从表1示出的结果中已经发现，具有凹部的实施例的轮胎使得重量减轻，并且与比较例1的轮胎相比，实施例的轮胎呈现出改善的耐分离性并且令人满意地确保了高的耐久性。
还已经确认了，与帘布层端部过于靠近外表面的比较例2的轮胎相比，实施例的轮胎呈现出降低的劣化性和外伤性。
参考例1的轮胎为如下充气轮胎：该充气轮胎的轮胎尺寸为275/80R22.5、如图2所示地各胎圈背面部的轮胎外表面的曲率半径为15mm、并且具有表2中示出的各规格。参考例2至参考例16的轮胎具有与参考例1的轮胎相似的结构，参考例2至参考例16的轮胎与参考例1的轮胎的区别在于，如表2所示地改变了各规格。参考比较例1的轮胎具有与参考例1的轮胎相似的结构，参考比较例1的轮胎与参考例1的轮胎的区别在于，胎圈背面部的轮胎外表面的曲率半径R为140mm。参考比较例2的轮胎具有与参考例1的轮胎相似的结构，参考比较例2的轮胎与参考例1的轮胎的区别在于，胎圈背面部的轮胎外表面的曲率半径R为5mm。
耐分离性的评价与上述实施例相同。利用根据将参考比较例1的轮胎的行进距离作为100的指数所表示的结果在表2中示出。各轮胎重量减轻量的评价也与上述实施例相同。
[表2]
从表2示出的结果中已经发现，具有凹部的参考例的轮胎使得重量减轻，并且与参考比较例1的轮胎相比，参考例的轮胎呈现出改善的耐分离性并且令人满意地确保了高的耐久性。还已经确认了，与参考例的轮胎相比，参考比较例2的轮胎面对接触压力局部增大和不能均匀分散接触压力的问题，这会导致轮胎背面分离。
产业上的可利用性
根据本发明，提供一种重量减轻的同时还确保了优异的耐久性的充气轮胎。
附图标记说明
1 充气轮胎
2 胎面部
3 胎侧部
4 胎圈部
5 胎圈芯
6 胎体
6a 帘布层主体部
6b 帘布层折返部
7 凹部
8 胎踵部
9 帘布层折返部6b的端部
11 胎圈基部
12 胎趾
20 轮辋凸缘
A1 通过胎圈芯5的中心C5且沿轮胎径向延伸的线与轮胎外表面的交点
A2 通过胎圈芯5的中心C5且平行于胎圈基部11的外轮廓线延伸的线与轮胎外表面的交点
F 轮辋分离点
C1、C2、C3 曲率中心
C5 胎圈芯5的重心
C6 胎圈背面部的轮胎外表面的曲率中心
H 轮胎截面高度
L1 胎圈背面部的外表面直线
L2 帘布层折返部的倾斜线
L3 胎圈基部11的外表面的切线
P1 第一交点
P2 第二交点
P3 轮胎最大宽度位置
P5 胎圈芯5的轮胎径向最外侧端
P6 距胎圈芯5的轮胎径向最外侧端P5的距离为胎圈芯5的轮胎径向最大宽度a的50％处、位于胎圈芯5的轮胎径向最外侧端P5的轮胎径向外侧的点
P7 第三交点
P8 第四交点
P9 胎圈基部的外表面的切线L3与胎圈背面部的外表面直线L1之间的交点
P10 通过胎圈芯5的轮胎径向最外侧端P5且平行于轮胎轴向延伸的直线与轮胎外表面之间的交点
W 胎圈基宽
X 轮胎轴向
Y 轮胎径向
a 胎圈芯5的轮胎径向最大宽度
b 胎圈芯5的轮胎轴向最大宽度
d 橡胶厚度
h 从交点P9至端部9的轮胎径向距离
m 在通过胎圈芯的重心且平行于轮胎轴向引出的直线上的轮胎轴向上的橡胶厚度
n 在通过胎圈芯的重心且平行于轮胎径向引出的直线上的轮胎径向上的橡胶厚度
t 间隔距离
tmax 最大间隔距离
α 胎圈背面部的外表面直线L1相对于轮胎轴向X所形成的角度
β 帘布层折返部的倾斜线L2相对于轮胎轴向X所形成的角度

Claims (9)

1.一种充气轮胎，其包括：彼此相连的胎面部、一对胎侧部和一对胎圈部；胎体，所述胎体包括至少一个帘布层，所述帘布层包括在埋设于所述胎圈部的一对胎圈芯之间环状地延伸的帘布层主体部和从该帘布层主体部起延伸成绕着各胎圈芯从轮胎轴向内侧朝向轮胎轴向外侧折返且朝向轮胎径向外侧延伸的帘布层折返部；以及凹部，所述凹部被形成为在轮辋分离点和所述胎侧部的轮胎最大宽度位置之间的轮胎外表面处朝向轮胎轴向内侧凹陷，其中，
在轮胎未与轮辋组装且将所述一对胎圈部之间的宽度设定成规定轮辋宽度的未组装轮辋的状态下，在轮胎轴向截面中，将角度α定义为通过第一交点和第二交点的胎圈背面部的外表面直线相对于轮胎轴向所形成的角度，将该第一交点定义为通过所述胎圈芯的重心且平行于轮胎轴向延伸的直线与轮胎外表面的交点，将该第二交点定义为通过距所述胎圈芯的轮胎径向最外侧端的距离为该胎圈芯的轮胎径向最大宽度的50％且位于所述胎圈芯的轮胎径向最外侧端的轮胎径向外侧的点并且平行于轮胎轴向延伸的直线与轮胎外表面的交点，所述角度α为70°至100°，
所述轮辋分离点位于所述帘布层折返部的端部的轮胎径向内侧。
2.根据权利要求1所述的充气轮胎，其特征在于，在所述未组装轮辋的状态下，胎踵部和所述轮胎最大宽度位置之间的轮胎外表面在朝向轮胎径向外侧的方向上由如下圆弧按顺序进行限定：曲率中心位于该轮胎外表面的轮胎轴向内侧的至少一个圆弧、曲率中心位于该轮胎外表面的轮胎轴向外侧的至少一个圆弧以及曲率中心位于该轮胎外表面的轮胎轴向内侧的至少一个圆弧。
3.根据权利要求1或2所述的充气轮胎，其特征在于，在所述未组装轮辋的状态下，包括所述凹部的轮胎径向区域内的至少一部分的橡胶厚度朝向轮胎径向外侧逐渐减小，并且在跟随包括所述凹部的轮胎径向区域内的至少一部分、朝向轮胎径向外侧延伸了轮胎截面高度的1/2的轮胎径向区域中该橡胶厚度保持恒定。
4.根据权利要求1或2所述的充气轮胎，其特征在于，在所述未组装轮辋的状态下，将角度β定义为通过第三交点和第四交点的帘布层折返部的倾斜线相对于轮胎轴向所形成的角度，将该第三交点定义为通过所述胎圈芯的重心且平行于轮胎轴向延伸的直线与所述帘布层折返部之间的交点，将该第四交点定义为通过距所述胎圈芯的轮胎径向最外侧端的距离为该胎圈芯的轮胎径向最大宽度的50％且位于所述胎圈芯的轮胎径向最外侧端的轮胎径向外侧的点并且平行于轮胎轴向延伸的直线与所述帘布层折返部之间的交点，所述角度β为70°至100°。
5.根据权利要求1或2所述的充气轮胎，其特征在于，在轮胎已经组装了规定轮辋、充填了正规最大内压且无负荷的组装有轮辋的状态下，轮胎外表面和轮辋凸缘之间的轮胎轴向上的间隔距离朝向轮胎径向外侧逐渐增大，该间隔距离的最大间隔距离为所述胎圈芯的轮胎轴向最大宽度的10％至30％。
6.根据权利要求1或2所述的充气轮胎，其特征在于，在所述未组装轮辋的状态下，在通过所述胎圈芯的重心且平行于轮胎轴向引出的直线上的、轮胎轴向上的橡胶厚度为在通过所述胎圈芯的重心且平行于轮胎径向引出的直线上的、轮胎径向上的橡胶厚度的70％至300％。
7.根据权利要求1或2所述的充气轮胎，其特征在于，在所述未组装轮辋的状态下，所述胎圈部的胎圈基宽为所述胎圈芯的轮胎轴向最大宽度的200％至260％。
8.根据权利要求1或2所述的充气轮胎，其特征在于，在所述未组装轮辋的状态下，从所述胎圈背面部的外表面直线与所述胎圈部的胎圈基部的切线之间的交点至所述帘布层折返部的端部的轮胎径向距离为所述胎圈芯的轮胎轴向最大宽度的100％至225％。
9.根据权利要求8所述的充气轮胎，其特征在于，在所述未组装轮辋的状态下，从所述胎圈背面部的外表面直线与所述胎圈部的胎圈基部的切线之间的交点至所述帘布层折返部的端部的轮胎径向距离为所述胎圈芯的轮胎轴向最大宽度的135％至200％。
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