CN105377578B

CN105377578B - 充气轮胎

Info

Publication number: CN105377578B
Application number: CN201480038631.0A
Authority: CN
Inventors: 河野好秀; 今誓志
Original assignee: Bridgestone Corp
Current assignee: Bridgestone Corp
Priority date: 2013-07-11
Filing date: 2014-07-10
Publication date: 2017-06-09
Anticipated expiration: 2034-07-10
Also published as: JP6204730B2; WO2015005450A1; EP3020569A4; EP3020569A1; CN105377578A; US10017009B2; EP3020569B1; JP2015016807A; US20160152077A1

Abstract

轮胎(10)设置有树脂制的轮胎骨架构件(17)，该轮胎骨架构件(17)具有：胎圈部(12)；侧部(14)，该侧部(14)与胎圈部(12)的轮胎径向外侧相连，且该侧部(14)在轮胎周向上间隔开地形成有孔部(40)；以及冠部(16)，该冠部(16)与侧部(14)的轮胎宽度方向内侧连续，且在冠部(16)上配置有胎面(30)。

Description

充气轮胎

技术领域

本发明涉及一种充气轮胎，特别地涉及一种使用树脂材料形成轮胎骨架构件的充气轮胎。

背景技术

已知由橡胶、有机纤维材料以及钢构件形成的充气轮胎。近年，从轻量化以及易于回收的观点出发，存在由诸如热塑性弹性体(TPE)和热塑性树脂等的热塑性聚合物制作轮胎骨架构件的需求。例如，在日本特开平03-143701号公报中，说明了采用通过用热塑性弹性体覆盖胎圈芯形成的轮胎骨架构件形成的充气轮胎。

发明内容

发明要解决的问题

对于使用树脂材料以这种方式形成的轮胎骨架构件，在车辆行驶期间压缩力作用于轮胎内表面。缓和由该压缩力引起的应力应变与提高轮胎的耐久性有关联。

考虑上述情况，本发明解决了如下问题：降低由作用于轮胎内表面的压缩力导致的对轮胎产生的负荷。

用于解决问题的方案

本发明的第一方面的轮胎包括由树脂制成的轮胎骨架构件，所述轮胎骨架构件包括：胎圈部；侧部，所述侧部与该胎圈部的轮胎径向外侧相连且在轮胎周向上间隔开地形成有孔部；以及冠部，所述冠部与该侧部的轮胎宽度方向的内侧相连且在所述冠部上配置有胎面。

发明的效果

如上所述，根据本发明的轮胎能够降低由作用于轮胎内表面的压缩力导致的负荷。

附图说明

图1是根据本发明的第一实施方式的轮胎的截面图。

图2是图1的轮胎的沿线2X-2X截取的截面图。

图3是图2的轮胎的沿线3X-3X截取的截面图。

图4是根据本发明的第二实施方式的轮胎的截面图。

图5是图4的沿线5X-5X截取的截面图。

图6是图5的沿线6X-6X截取的截面图。

图7是根据本发明的第三实施方式的轮胎的截面图。

图8是图7的沿线8X-8X截取的截面图。

图9是图8的沿线9X-9X截取的截面图。

具体实施方式

以下，在给出实施方式的示例的同时说明本发明的实施方式。在附图中，箭头W表示轮胎轴向，箭头R表示轮胎径向(与轮胎轴线(图中未示出)正交的方向)，箭头C表示轮胎周向。注意，轮胎轴向可以关于轮胎宽度方向互换。以下，沿轮胎径向的轮胎轴线侧称为“轮胎径向内侧”，沿轮胎径向的轮胎轴线侧的相反侧称为“轮胎径向外侧”。沿轮胎轴向的轮胎10的赤道面CL侧称为“轮胎轴向内侧”，沿轮胎轴向的轮胎10的赤道面CL侧的相反侧称为“轮胎轴向外侧”。

注意，用于测量各部分的尺寸的方法是根据JATMA(日本机动车轮胎协会)的年鉴(YEAR BOOK)2013版记载的方法。

(第一实施方式)

如图1所示，第一实施方式的轮胎10采用内部充填空气的充气轮胎。轮胎10包括由树脂制成的且形成为环状的轮胎骨架构件17。该轮胎骨架构件17包括：一对胎圈部12，该一对胎圈部12在轮胎轴向上彼此间隔开地配置；侧部14，该侧部14与各胎圈部12的轮胎径向外侧连接；以及冠部16，该冠部16与侧部14的轮胎宽度方向内侧连接且将各侧部14的各自的轮胎径向外侧端接合在一起。

使用树脂材料作为主要原料来形成轮胎骨架构件17。这里，术语树脂材料不包括硫化橡胶。树脂材料的示例包括热塑性树脂(包括热塑性弹性体)、热固性树脂和其它的通用树脂以及工程塑料(包括超级工程塑料)等。

热塑性树脂(包括热塑性弹性体)是随着温度升高材料软化流动、而当冷却时具有相对硬且强度大的状态的高分子化合物。在本说明书中，在这些高分子化合物之中，在随着温度升高材料软化和流动、冷却时具有相对硬且强度大的状态并具有橡胶状弹性的、被认为是热塑性弹性体的高分子化合物与随着温度上升时材料软化和流动、冷却时具有相对硬且强度大的状态、不具有橡胶状弹性的、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)的示例包括聚烯烃系热塑性弹性体(TPO)、聚苯乙烯系热塑性弹性体(TPS)、聚酰胺系热塑性弹性体(TPA)、聚氨酯系热塑性弹性体(TPU)、聚酯系热塑性弹性体(TPC)和动态交联型热塑性弹性体(TPV)，以及聚烯烃系热塑性树脂、聚苯乙烯系热塑性树脂、聚酰胺系热塑性树脂以及聚酯系热塑性树脂。

这些热塑性材料具有例如，由ISO 75-2或ASTM D648规定的78℃以上的负载挠曲温度(0.45MPa负载时)，由JIS K7113规定的10MPa以上的拉伸屈服强度以及由JIS K7113规定的50％以上的拉伸断裂伸长率(JIS K7113)。可以采用具有由JIS K7206(方法A)规定的130℃的维卡软化温度的材料。

热固性树脂是指在温度升高时形成三维网眼结构(three-dimensional meshstructure)且固化的高分子化合物。热固性树脂的示例包括酚醛树脂、环氧树脂、三聚氰胺树脂以及尿素树脂。

除了上述的热塑性树脂(包括热塑性弹性体)和热固性树脂以外，还可以采用诸如(甲基)丙烯酸系树脂、EVA树脂、氯乙烯树脂、氟化树脂以及硅基树脂等的通用树脂作为树脂材料。

轮胎骨架构件17可以由单一树脂材料形成，或者轮胎骨架构件17的各部位(胎圈部12、侧部14、冠部16等)由彼此具有不同的特性的树脂材料形成。

在本实施方式中，轮胎骨架构件17通过采用100MPa至900MPa的范围内的杨氏模量的树脂材料而形成。

如图1所示，在轮胎10装配到轮辋20的位置处，沿轮胎周向延伸的环状的胎圈芯15埋设于各胎圈部12内。注意，这里“胎圈部”是指从轮胎径向内侧端直到轮胎截面高度的30％的范围。胎圈芯15由胎圈帘线构成，胎圈帘线诸如是金属帘线(例如钢丝帘线)、有机纤维帘线、覆盖有树脂的有机纤维帘线、或硬质树脂的胎圈帘线(图中未示出)等。只要充分确保胎圈部12的刚性，可以省略胎圈芯15。

为构成轮胎10的侧部的部位的侧部14以从胎圈部12向冠部16前进、朝向轮胎轴向外侧突出的方式平缓地弯曲。在各侧部14均形成下述多个孔部40。

为支撑配置在轮胎径向外侧的下述胎面30的部位的冠部16的外周面被构造为沿轮胎轴向的大致平坦形状。

带束层28配置在冠部16的轮胎径向外侧。带束层28是利用覆盖有树脂的增强帘线26在轮胎周向上螺旋状地卷绕而构成的。

胎面30配置在带束层28的轮胎径向外侧。胎面30覆盖带束层28。此外，胎面30的与路面接触的接地面形成有胎面花纹(图中未示出)。

保护层24配置在轮胎骨架构件17的与侧部14对应的外表面(轮胎轴向外侧表面)。该保护层24由比轮胎骨架构件17软的且比轮胎骨架构件17的耐候性高的材料(例如，树脂材料或硫化橡胶)形成。本实施方式的保护层24从胎圈部12的轮胎轴向内侧的内表面向胎圈部12的轮胎轴向外侧的外表面折返，并且经由侧部14的外表面延伸直到带束层28的轮胎轴向外侧的端部附近。因而保护层24的伸出端部(保护层24的带束层28侧的端部)被胎面30覆盖。

如图1和图2所示，孔部40在轮胎周向上间隔开(在本实施方式中为等间隔)地形成于侧部14。孔部40是贯穿侧部14的贯通孔部，并且该孔部40从轮胎径向内侧向轮胎径向外侧延伸(换句话说，孔部40的开口从轮胎径向内侧向轮胎径向外侧延伸)。

本实施方式的各孔部40均被构造成具有沿轮胎径向延伸的长度方向(开口的长度方向)。即，各孔部40被构造成其轮胎径向的长度(孔长度)比其轮胎周向的宽度(孔宽度)大的长孔部。注意，本发明不限于上述构造，而孔部40可以被构造成使孔部40的长度方向与轮胎径向倾斜(例如，可以是直线状地倾斜，或者可以是曲线状地倾斜)。

如图2所示，孔部40的角部40A为圆角。

如图1和图3所示，孔部40被上述保护层24覆盖。由此保持了轮胎10的内部(充填空气的空间)的气密性。

孔部40形成于胎面30的轮胎轴向的胎面端部30A和轮辋分离点36之间的各侧部14是足够的。这是由于在轮辋分离点36的轮胎径向内侧轮胎10实质上没有变形，因此在该处形成孔部40的必要性低。这还由于胎面30配置在胎面端部30A的轮胎轴向内侧。此外，与孔部40形成不易受到施加负荷影响的部分(不易变形的部分)的情况相比，更容易维持轮胎骨架构件17的刚性。

注意，这里“轮辋分离点”是在轮胎安装到根据JATMA(日本机动车轮胎协会)的年鉴(YEAR BOOK)2013版记载的轮胎尺寸的适用轮辋并处于规定内压的无负荷状态的轮胎与轮辋凸缘分离的点。

如图2所示，孔部40的孔宽度从轮胎径向内侧向外侧变宽。具体地，孔部40的沿轮胎径向的孔宽度被设定成使得侧部14的在沿轮胎周向相邻的孔部40之间形成的支撑部14A的宽度沿轮胎径向大致相等。以这种方式，由于支撑部14A的宽度在轮胎径向上大致相等，所以能够使作用于支撑部14A的负荷大致相等。注意，本发明不限于上述构造。

接下来，以下说明根据本实施方式的轮胎10的作用效果。

在轮胎10中，孔部40形成于轮胎骨架构件17的侧部14，使得轮胎骨架构件17的内表面17IN处的树脂容易变形，缓和了由作用于内表面17IN的压缩力引起的应力应变。也缓和了由作用于轮胎骨架构件17的外表面的拉伸力产生的应力应变。此外，由于在轮胎周向上间隔开(在本实施方式中为等间隔)地形成孔部40，所以能够沿轮胎周向大致均匀地缓和由作用于内表面17IN的压缩力产生的应力应变。从而能够减少由树脂材料形成的轮胎骨架构件17上的负荷。

此外，通过形成孔部40能够实现轮胎10的轻量化。

在轮胎10中，孔部40被构造成从轮胎径向内侧向外侧延伸，并且被构造成该孔部40的在轮胎径向上的长度比该孔部40的在轮胎周向上的宽度大，使得在获得使由作用于轮胎内表面的压缩力产生的应力应变缓和的有益效果的同时能够确保轮胎骨架构件17(侧部14)的在轮胎径向上的刚性。

此外，孔部40的角部40A为圆角，以便能够抑制角部40A的应力集中。

通过在轮胎骨架构件17的与侧部14对应的外表面配置保护层24，能够提高轮胎10的耐候性。由于利用保护层24覆盖孔部40，所以能够防止从孔部40漏气。

在第一实施方式中，如图3所示，孔部40的孔宽度沿侧部14的厚度方向(图3中箭头T方向)大致相等，然而，本发明不限于此，而可以使孔部40的孔宽度沿侧部14的厚度方向不同。例如，孔部40的孔壁可以以孔宽度沿侧部14的厚度方向变窄的方式相对于侧部14的厚度方向直线状地倾斜或曲线状地倾斜，或者可以以孔宽度沿侧部14的厚度方向变宽的方式朝向相反侧倾斜。此外，可以在孔部40的孔壁形成台阶(step)，由此使孔宽度沿侧部14的厚度方向变窄或变宽。

(第二实施方式)

以下说明第二实施方式的轮胎50。注意，与第一实施方式的构造相同的构造被赋予相同的附图标记，并省略其说明。

如图4至图6所示，除了软质材料(以下将详细说明)充填在设置于侧部14的孔部52的构造以外，本实施方式的轮胎50被构造成与第一实施方式的轮胎10相同。

如图5所示，在轮胎50的侧部14形成与第一实施方式的孔部40大致相同形状的孔部52。如图4至图6所示，通过使用比用于形成轮胎骨架构件17的树脂材料软质的材料(例如，树脂材料或硫化橡胶)充填孔部52的间隙来形成软质部54。注意，这里“软质的材料”表示杨氏模量比用于形成轮胎骨架构件17的树脂材料的杨氏模量低的材料。

此外，在本实施方式中，如图6所示，软质部54的表面被构造成与轮胎骨架构件17的内表面17IN齐平；然而，本发明不限于这种构造，软质部54的表面可以比内表面17IN低。

优选的是，用于形成软质部54的软质材料的杨氏模量为用于形成轮胎骨架构件17的树脂材料的杨氏模量的2/3以下。

注意，在本实施方式中，软质部54和保护层24使用不同的软质材料形成；然而，本发明不限于这种构造，软质部54和保护层24可以由相同的树脂材料形成。软质部54和保护层24由相同的树脂材料形成的情况能够缩短制造工序，并且能够实现轮胎50的成本降低。

接下来，以下说明本实施方式的轮胎50的作用效果。注意，在本实施方式的作用效果中，从说明中适当地省略与由第一实施方式获得的作用效果相同的作用效果。

在轮胎50中，由于使用比形成轮胎骨架构件17的树脂材料软质的树脂材料充填孔部52，所以在也使由作用于形成软质部54的内表面17IN的压缩力产生的应力应变缓和的同时，能够缓和轮胎骨架构件17(侧部14)的刚性在轮胎周向上的阶梯式变化(step change)。

(第三实施方式)

以下说明第三实施方式的轮胎60。注意与第二实施方式的构造相同的构造被赋予相同的附图标记，并省略其说明。

如图7和图9所示，除了在轮胎骨架构件17的内表面17IN上的相邻孔部52之间沿轮胎径向延伸的肋62的构造以外，本实施方式的轮胎60被构造成与第二实施方式的轮胎50相同。

如图7和图8所示，肋62(从图9所示的内表面17IN隆起的突出部)以从胎圈部12向带束层28的端部下方延伸的方式形成于轮胎骨架构件17的内表面17IN的孔部52之间。具体地，各肋62的一端部到达胎圈部12的支撑面12A，而各肋62的另一端部到达冠部16的支撑面16A。

注意，在与本实施方式的胎圈部12的内表面的胎圈芯15对应的部位以朝向轮胎轴向内侧突出的方式形成突出部。突出部的轮胎径向外侧的侧面(图8的上表面)构成支撑肋62的一端部的支撑面12A。本实施方式的冠部16的轮胎轴向的中央部比其端部侧还朝向轮胎径向内侧隆起。该隆起部的轮胎轴向外侧的侧面构成支撑肋62的另一端部的支撑面16A。

使用与形成轮胎骨架构件17的树脂材料相同的树脂材料形成肋62。注意，本发明的构造不限于此，形成肋62的树脂材料可以与形成轮胎骨架构件17的树脂材料不同。

如图9所示，沿着肋62的延伸方向延伸的增强帘线64埋设于各肋62内。增强帘线64使肋62增强，增强帘线64的两端均到达肋62的两端。例如加捻帘线(twisted chord)或多个丝(filament)的集合体用作增强帘线64。可以使用脂族聚酰胺、聚对苯二甲酸乙二醇酯、玻璃、芳族聚酰胺、或诸如钢等金属作为增强帘线64用的材料。

优选地，肋62的高度H为0.5mm至2.5mm。在小于0.5mm的情况下由肋62承受的拉力负荷太小，而在大于2.5mm的情况下轮胎骨架构件17变得过重。

优选地，肋62的配置间隔P为0.5mm至10mm。在小于0.5mm的情况下难以进行成型操作，而在大于10mm的情况下难以确保侧部14要求的强度。

接下来，以下说明本实施方式的轮胎60的作用效果。注意，在本实施方式的作用效果中，从说明中适当地省略与由第一实施方式获得作用效果相同的作用效果。

在轮胎60中，从胎圈部12向侧部14延伸的肋62形成在轮胎骨架构件17的内表面17IN的在轮胎周向上相邻的孔部52之间，使得肋62能够承受在轮胎60发生的拉力。由此提高了对内压的耐性。

在轮胎60中，将增强帘线64埋设于肋62，使得肋62的拉伸强度提高，从而进一步提高了对内压的耐性。

此外，在轮胎60中，由于肋62的一端部到达支撑面12A，而肋62的另一端到达支撑面16A，因此各肋62的两端部分别被支撑面12A和支撑面16A支撑。由此能够有效地提高了对内压的抗性。

注意，本实施方式的肋62的构造也可以适用于第一实施方式。

在第一实施方式中，如图2所示，孔部40被构造为长孔部；然而，本发明的构造不限于此，孔部40可以被构造为圆孔部、矩形孔部或椭圆孔部。在第一实施方式中，如图2所示，在轮胎周向上间隔开地形成长度方向沿轮胎径向的孔部40；然而，本发明的构造不限于此，例如，可以在轮胎周向上间隔开地形成沿轮胎径向排列的多个孔部(例如，圆孔部)的列。注意，上述构造可以适用于第二实施方式和第三实施方式。

尽管上述已给出了用于说明本发明的实施方式的示例，但这些示例仅仅是实施方式的示例，可以在不背离本发明的主旨的范围内进行各种变型。此外，本发明的权利范围显然不受这些实施方式的限定。

2013年7月11日提交的日本专利申请2013-145807号公开的全部内容通过引用合并于本说明书。

Claims

1.一种轮胎，所述轮胎包括由树脂制成的轮胎骨架构件，所述轮胎骨架构件包括：

胎圈部；

侧部，所述侧部与该胎圈部的轮胎径向外侧相连且在轮胎周向上间隔开地形成有孔部；以及

冠部，所述冠部与该侧部的轮胎宽度方向的内侧相连且在所述冠部上配置有胎面，

其中，利用比形成所述轮胎骨架构件的树脂材料软质的材料充填所述孔部。

2.根据权利要求1所述的轮胎，其特征在于，所述孔部从轮胎径向内侧向轮胎径向外侧延伸，所述孔部的在轮胎径向上的长度比所述孔部的在轮胎周向上的宽度大。

3.根据权利要求1或2所述的轮胎，其特征在于，所述孔部的角部为圆角。

4.根据权利要求1或2所述的轮胎，其特征在于，由具有耐候性的材料构成的保护层配置在所述轮胎骨架构件的与所述侧部对应的外表面，使得所述孔部被所述保护层覆盖。

5.根据权利要求1或2所述的轮胎，其特征在于，从所述胎圈部向所述侧部延伸的肋形成在所述轮胎骨架构件的内表面的在轮胎周向上相邻的所述孔部之间。

6.根据权利要求5所述的轮胎，其特征在于，增强帘线埋设于所述肋。