CN105377580B - 充气轮胎 - Google Patents

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Abstract

一种充气轮胎，在将轮胎安装在规定轮辋上填充50[kPa]的内压后设为无负载状态的轮胎子午线方向的剖面视图上，将侧壁部外表面上以规定轮辋的轮辋法兰高度Hf为基准的1.30×Hf的位置设为点P，将从点P出发向帘布层13主体部131胎体线画出的法线L的终点设为点M，将法线L与帘布层13卷回部132胎体线的交点设为点T。此时，从点M到点T的距离a[mm]、从点T到点P的距离b[mm]、规定载重x[kN]将允许偏差设为0[％]以上20[％]以下，具有a＝0.019×x+13.3及b＝0.052×x+21.6的关系。

Description

充气轮胎
技术领域
本发明的实施方式涉及一种充气轮胎，更具体而言，涉及一种可提高耐久性能的充气轮胎。
背景技术
通常，工程车辆用子午线轮胎长期使用于重载重且路况不良的条件下，因此要求其具有高耐久性能。特别是提高胎圈部耐久性能的要求较为强烈。
涉及该课题的以往的工程车辆用子午线轮胎已知有专利文献1所记载的技术。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本专利特许第4724103号公报
发明内容
本发明的实施方式拟解决的问题
本发明的实施方式的目的在于提供一种可提高耐久性能的充气轮胎。
解决问题的手段
为达成上述目的，本发明的实施方式的所述充气轮胎具备：一对胎圈芯；一对胎边芯，所述一对胎边芯分别配置在所述一对胎圈芯的轮胎直径方向外侧；以及，帘布层，所述帘布层架设在所述一对胎圈芯间，并且包住所述胎圈芯及所述胎边芯后卷回并固定，其特征在于，在将轮胎安装在规定轮辋上填充50[kPa]的内压后设为无负载状态的轮胎子午线方向的剖面视图上，将侧壁部外表面上以所述规定轮辋的轮辋法兰高度Hf为基准的1.30×Hf的位置设为点P，将从点P出发向所述帘布层主体部胎体线画出的法线L的终点设为点M，将法线L与所述帘布层卷回部胎体线的交点设为点T时，从点M到点T的距离a[mm]、从点T到点P的距离b[mm]、规定载重x[kN]将允许偏差设为0[％]以上20[％]以下，具有a＝0.019×x+13.3及b＝0.052×x+21.6的关系。
发明效果
在本发明的实施方式所述充气轮胎中，通过相对于规定载重x[kN]优化1.30×Hf位置(点P)的距离a、b，从而得以抑制帘布层在轮胎使用条件下发生倾斜。因此，具有抑制胎圈部故障，提高轮胎耐久性能的优点。
附图说明
图1是表示本发明实施方式所述充气轮胎的轮胎子午线方向的剖面图。
图2是表示图1所示充气轮胎的胎圈部的说明图。
图3是表示本发明实施方式所述充气轮胎的性能试验结果的图表。
图4是表示本发明实施方式所述充气轮胎的具体例的图表。
图5是表示本发明实施方式所述充气轮胎的具体例的图表。
具体实施方式
下面参照附图来详细说明本发明的实施方式。另外，本发明并不限定于本实施方式。此外，本实施方式的构成要素中，含有在维持发明同一性的前提下可置换且置换自明的内容。此外，本实施方式中记载的多个改进例，可在本领域的技术人员能够实现的范围内任意组合。
充气轮胎
图1是表示本发明实施方式所述充气轮胎的轮胎子午线方向的剖面图。该图表示轮胎直径方向剖面图的单侧区域。此外，该图作为充气轮胎的一例，表示被称为OR轮胎(Offthe Road Tire)的工程车辆用子午线轮胎。
另外，该图中轮胎子午线方向的剖面是指在包含轮胎旋转轴(省略图示)的平面中切断轮胎时的剖面。此外，符号CL是轮胎赤道面，是指通过轮胎旋转轴方向的轮胎中心点并与轮胎旋转轴垂直的平面。此外，轮胎宽度方向是指与轮胎旋转轴平行的方向，轮胎直径方向是指与轮胎旋转轴垂直的方向。
本充气轮胎1具有以轮胎旋转轴为中心的环状结构，具备一对胎圈芯11、11、一对胎边芯12、12、帘布层13、带束层14、胎面胶15、一对侧壁胶16、16、以及一对轮辋护胶17、17(参照图1)。另外，图1中，胎边芯12、胎面胶15、侧壁胶16及轮辋护胶17的边界被省略。
一对胎圈芯11、11是将多个胎圈钢丝束成的环状构件，构成左右胎圈部的芯。一对胎边芯12、12分别配置于一对胎圈芯11、11的轮胎直径方向外周，用于增强胎圈部。
帘布层13呈圆环状架设在左右胎圈芯11、11间，构成轮胎的骨架。此外，帘布层13的两端部从轮胎宽度方向内侧向轮胎宽度方向外侧卷回并固定，将胎圈芯11和胎边芯12包住。此外，帘布层13以帘线橡胶覆盖由钢组成的多个帘布层帘线并轧制加工而成，具有绝对值85[deg]以上95[deg]以下的帘布角度(帘布层帘线的纤维方向相对于轮胎周向的倾斜角)。
带束层14将至少4片稳定层141～144叠层而成，并且配置为围绕在帘布层13的外周。一般的OR轮胎中，叠层4片～8片稳定层，构成带束层14(省略图示)。
各稳定层141～144以帘线橡胶覆盖钢帘线并轧制加工而成。此外，各稳定层141～144相对于相邻稳定层具有符号互反的带束层角度，使带束层帘线的倾斜方向交互左右翻转叠层。因此，形成交叉帘布层结构，带束层14的结构强度得到提高。
胎面胶15配置于帘布层13及带束层14的轮胎直径方向外周，构成轮胎的胎面部。一对侧壁胶16、16分别配置于帘布层13的轮胎宽度方向外侧，构成左右侧壁部。一对轮辋护胶17、17分别配置于左右胎圈芯11、11及帘布层13卷回部轮胎直径方向内侧，构成与轮辋法兰对应的左右胎圈部接触面。
另外，工程车辆用子午线轮胎中，帘布层13卷回部端部高度TUH相对于轮胎剖面高度SH，优选为0.70≤TUH/SH的范围。因此，胎圈部及侧壁部的结构强度得到适当确保。TUH/SH比值上限并无特别限定，但是在一般的轮胎结构中，由于帘布层13卷回部端部从带束层14起位于轮胎直径方向(参照图1)，因此受到限制。
[胎圈结构]
图2是表示图1所示充气轮胎的胎圈部的说明图。该图表示将轮胎安装在规定轮辋上填充50[kPa]的内压后设为无负载状态时的其中一个胎圈部的放大剖面图。此外，该图中，符号10的假设线表示规定轮辋的轮辋法兰部。
通常，工程车辆用子午线轮胎长期使用于重载重且路况不良的条件下，因此要求其具有高耐久性能。特别是提高胎圈部耐久性能的要求强烈。因此，本充气轮胎1为提高耐久性能而具备以下胎圈结构(参照图2)。
首先，将轮胎安装在规定轮辋上，向轮胎填充50[kPa]的内压后设为无负载状态。
规定轮辋是指JATMA中规定的“适用轮辋”、TRA中规定的“Design Rim”、或ETRTO中规定的“Measuring Rim”。此外，作为参考，规定内压是指JATMA中规定的“最高气压”、TRA中规定的“TIRE LOAD LIMITS AT VARIOUS COLD INFLATION PRESSURES”的最大值、或ETRTO中规定的“INFLATION PRESSURES”。此外，后述规定载重是指JATMA中规定的“最大负载能力”、TRA中规定的“TIRE LOAD LIMITS AT VARIOUS COLD INFLATION PRESSURES”的最大值、或ETRTO中规定的“LOAD CAPACITY”。但是在JATMA中，乘用车轮胎的规定内压为180[kPa]气压，规定载重为最大负载能力的88[％]。
接着，如图2所示，在轮胎子午线方向的剖面视图上，将侧壁部外表面上以规定轮辋的轮辋法兰高度Hf为基准的1.30×Hf的位置设为点P。轮辋法兰高度Hf作为以轮辋直径的测定点为基准的轮辋法兰部10的最大高度进行测定。
此外，将从点P出发向帘布层13主体部131胎体线(省略图示)画出的法线L的终点设为点M，将法线L与帘布层13卷回部132胎体线(省略图示)的交点设为点T。胎体线是通过轮胎子午线方向剖面视图中的帘布层主体部131及卷回部132各自中心的线。
此时，从点M到点T的距离a[mm]、从点T到点P的距离b[mm]、规定载重x[kN]具有以下数式(1)、(2)的关系。此外，距离a、b的允许偏差设为0[％]以上20[％]以下。
a＝0.019×x+13.3 (1)
b＝0.052×x+21.6 (2)
此外，本充气轮胎1中，将轮胎安装在规定轮辋上填充50[kPa]的内压后设为无负载状态时，与规定轮辋的轮辋法兰部10对应的接触面的曲率半径R与规定轮辋的轮辋法兰部10的曲率半径R'具有1.2≤R/R'≤1.6的关系。
曲率半径R、R'如下测定。
如图2所示，工程车辆用子午线轮胎的规定轮辋中，在轮辋的剖面视图上，轮辋法兰部10的嵌合面具有直线部101与圆弧部102。直线部101是朝向轮胎直径方向外侧直线延伸的部分，相对于轮辋直径方向在0[deg]～3[deg]的范围倾斜。圆弧部102是随着从直线部101朝向轮胎直径方向外侧向轮胎宽度方向外侧圆弧状弯曲的部分，与直线部101在拐点Q'连续连接。轮辋法兰部10的曲率半径R'作为该圆弧部102的曲率半径测定。此外，曲率半径R'的中心O通过拐点Q'位于与轮辋旋转轴平行的直线上。
此外，工程车辆用子午线轮胎中，胎圈部的轮辋嵌合面与规定轮辋的轮辋法兰部10对应，具有直线部171与弯曲部172。直线部171是从胎踵朝向轮胎直径方向外侧直线延伸的部分，相对于轮胎赤道面CL(参照图1)在0[deg]～3[deg]的范围内倾斜。弯曲部172是随着从直线部171朝向轮胎直径方向外侧向轮胎宽度方向外侧弯曲的部分，与直线部171在拐点Q连续连接。
此处，将轮胎安装在规定轮辋上赋予50[kPa]的内压，并且设为无负载状态后，轮胎拐点Q与轮辋法兰部10的拐点Q'位于相同位置，此外，轮辋法兰部10的曲率半径R'的中心O位于从轮胎拐点Q向轮胎旋转轴方向画出的假设线上。此时，将角QOS＝45[deg]时的点S设为轮胎的弯曲部172。轮胎接触面的曲率半径R在上述测定条件下作为点S上的弯曲部172的曲率半径进行测定。
此外，本充气轮胎1中，从侧壁部与胎圈部弯曲部172连接的剖面线的半径LSR与轮胎剖面高度SH具有0.25≤LSR/SH≤0.65的关系(参照图1及图2)。
侧壁部的半径LSR将轮胎安装在规定轮辋上填充50[kPa]的内压并设为无负载状态后测定。
轮胎剖面高度SH是指轮胎外径与轮辋直径的差的1/2，将轮胎安装在规定轮辋上填充50[kPa]的内压并设为无负载状态后测定。
此外，本充气轮胎1中，胎圈芯11的重心位置的轮辋护胶17的厚度c[mm]与规定载重x[kN]具有以下数式(3)的关系。此外，厚度c的允许偏差设为0[％]以上20[％]以下。
c＝0.004×x+13.5 (3)
轮辋护胶17的厚度c[mm]如图2所示，在轮胎子午线方向的剖面视图上，从胎圈芯11的重心画出与轮胎旋转轴平行的假设线，并在该假设线上测定。
此外，本充气轮胎1中，帘布层13卷回部132拐点U的高度Hi与轮辋法兰高度Hf为1.65≤Hi/Hf的范围(参照图2)。Hi/Hf比值上限并无特别限定，但是因轮胎形状而受到限制。
在将轮胎安装在规定轮辋上填充50[kPa]的内压后设为无负载状态的轮胎子午线方向的剖面视图上，卷回部132拐点U的高度Hi以轮辋直径的测定点为基准进行测定。
效果
如以上说明所示，本充气轮胎1具备：一对胎圈芯11、11；一对胎边芯12、12，所述一对胎边芯12、12分别配置在一对胎圈芯11、11的轮胎直径方向外侧；以及，帘布层13，所述帘布层13架设在一对胎圈芯11、11间，并且包住胎圈芯11及胎边芯12后卷回并固定(参照图1)。此外，在将轮胎安装在规定轮辋上填充50[kPa]的内压后设为无负载状态的轮胎子午线方向的剖面视图上，将侧壁部外表面上以规定轮辋的轮辋法兰高度Hf为基准的1.30×Hf的位置设为点P，将从点P出发向帘布层13主体部131胎体线画出的法线L的终点设为点M，将法线L与帘布层13卷回部132胎体线的交点设为点T(参照图2)。此时，从点M到点T的距离a[mm]、从点T到点P的距离b[mm]、规定载重x[kN]将允许偏差设为0[％]以上20[％]以下，具有a＝0.019×x+13.3及b＝0.052×x+21.6的关系。
该结构中，通过相对于规定载重x[kN]优化1.30×Hf位置(点P)的距离a、b，从而得以抑制帘布层13在轮胎使用条件下发生倾斜。因此，具有抑制胎圈部故障，提高轮胎耐久性能的优点。即，通过将距离a设在上述范围内，可降低作用于帘布层13的剪切形变，尤其可抑制帘布层帘线断裂。此外，通过将距离b设在上述范围内，可优化胎圈部的橡胶厚度，抑制起因于负载状态压缩形变的胎圈部故障。尤其是1.30×Hf位置的作用于帘布层13卷回部132的剪切形变与其他区域相比较大。因此，优化该位置的距离a、b非常有益。
此外，本充气轮胎1中，在将轮胎安装在规定轮辋上填充50[kPa]的内压后设为无负载状态的轮胎子午线方向的剖面视图上，与规定轮辋的轮辋法兰部10对应的接触面的曲率半径R与规定轮辋的轮辋法兰部10的曲率半径R'具有1.2≤R/R'≤1.6的关系(参照图2)。因此，具有R/R'比值得到优化的优点。即，通过设为1.2≤R/R'，可适当地确保轮胎轮辋接触面的曲率半径R，降低充气时胎圈部相对于轮辋法兰部10的嵌入量，并降低作用于轮胎轮辋接触面的压缩形变。此外，通过设为R/R'≤1.6，可减小轮胎与轮辋的曲率半径R、R'的差，并降低作用于轮胎轮辋接触面的形变。此外，通过将上述距离a、b及R/R'比值两者设定在上述范围，具有胎圈部形状得到优化的优点。
此外，本充气轮胎1中，在将轮胎安装在规定轮辋上填充50[kPa]的内压后设为无负载状态的轮胎子午线方向的剖面视图上，从侧壁部与胎圈部连接的剖面线的半径LSR与轮胎剖面高度SH具有0.25≤LSR/SH≤0.65的关系(参照图2)。因此，具有LSR/SH比值得到优化的优点。即，通过设为0.25≤LSR/SH，可适当地确保半径LSR，降低充气时胎圈部相对于轮辋法兰部10的嵌入量，并降低作用于轮胎轮辋接触面的压缩形变。此外，通过设为LSR/SH≤0.65，可降低作用于轮胎轮辋接触面的形变。此外，通过将上述距离a、b及LSR/SH比值两者设定在上述范围，具有胎圈部形状得到优化的优点。
此外，本充气轮胎1中，胎圈芯11的重心位置的轮辋护胶17的厚度c[mm]与规定载重x[kN]将允许偏差设为0[％]以上20[％]以下，具有c＝0.004×x+13.5的关系(参照图2)。因此，具有轮辋护胶17的厚度c[mm]得到优化的优点。即，通过将厚度c的下限(允许偏差0[％]时)设为上述范围，可适当地确保轮辋护胶17的厚度c[mm]，并抑制帘布层帘线因轮胎使用时的磨损而露出。此外，通过将厚度c的上限(允许偏差20[％]时)设为上述范围，可适当地确保轮胎的制造便利性。
此外，本充气轮胎1中，在将轮胎安装在规定轮辋上填充50[kPa]的内压后设为无负载状态的轮胎子午线方向的剖面视图上，以轮辋直径的测定点为基准的帘布层13卷回部132拐点U的高度Hi与轮辋法兰高度Hf处于1.65≤Hi/Hf的范围内(参照图2)。该结构中，可确保卷回部132拐点U的高度Hi，因此具有有效降低充气时作用于轮胎轮辋嵌合部的应力的优点。
适用对象
本充气轮胎1优选为以工程车辆用子午线轮胎为适用对象。工程车辆用子午线轮胎是安装在行驶于土木建设现场等崎岖地面的工程车辆上的轮胎，可安装在大型翻斗车、轮胎式压路机、铲土机、平路机、起重机、轮胎式装载机等工程车辆。
但是并不限定于此，充气轮胎1还可应用在卡车、巴士等车辆安装的重载重用子午线轮胎上(省略图示)。
实施例
性能试验
图3是表示本发明实施方式所述充气轮胎的性能试验结果的图表。
本性能试验中，对互不相同的多个试验轮胎，关于(1)与轮辋法兰部的接触部的形变指数、(2)帘布层13卷回部132的压缩应力指数、以及(3)耐久性能进行了评估。本性能试验中，轮胎尺寸3300R51E*2的试验轮胎被组装到TRA的规定轮辋上，并且本试验轮胎上被赋予TRA的规定气压及TRA的规定载重(328.52[kN])。
(1)与轮辋法兰部的接触部的形变指数、以及(2)帘布层卷回部的压缩应力指数，在将轮胎安装在规定轮辋上赋予规定内压及规定载重时，通过有限元法分析计算形变和压缩应力后获得。
关于(3)耐久性能的评估通过使用室内滚筒试验机的低压耐久试验进行。接着，将行驶速度设定为25[km/h]，从规定载重开始每隔12小时增加载重5[％]，测定轮胎损坏时的行驶时间。然后，依据该测定结果，以常规例为基准(100)，进行指数评估。该评估的数值越大，表示结果越理想。
实施例1～12的试验轮胎及常规例的试验轮胎具有图1及图2所示的结构。此外，具有上述轮胎尺寸的试验轮胎中，满足数式(1)～(3)条件的距离a、b及厚度c的数值范围为a＝20[mm]～24[mm]、b＝39[mm]～43[mm]、c＝12[mm]～18[mm]。
如试验结果所示，可以得知实施例1～12的试验轮胎中，(1)与轮辋法兰部的接触部的形变指数、(2)帘布层13卷回部132的压缩应力指数、以及(3)耐久性能得到提高。
[对工程车辆用子午线轮胎的应用例]
图4及图5是表示本发明实施方式所述充气轮胎的具体例的图表。
该图表示各轮胎尺寸工程车辆用子午线轮胎在1.30×Hf位置(图2的点P)满足上述数式(1)、(2)条件时的具体例。此外，该图中数值W1pt、W1tm、W2tm及W2pt为1.18×Hf及0.81×Hf位置的指定厚度，该测定条件与日本专利特许第4724103号公报中记载的条件相同。
如图4及图5所示，可以得知在1.30×Hf位置满足上述数式(1)、(2)条件的轮胎中，无论哪种轮胎尺寸，均不满足日本专利特许第4724103号公报中记载的指定厚度的条件。因此，不兼顾上述数式(1)、(2)条件与日本专利特许第4724103号公报中记载的指定厚度的条件。
尤其是在低扁平尺寸的轮胎中，可以得知1.18×Hf及0.81×Hf位置的厚度大大偏离日本专利特许第4724103号公报中记载的条件。相反在满足日本专利特许第4724103号公报中记载的条件的轮胎(省略图示)中，具有不满足上述数式(1)、(2)条件，且1.30×Hf位置的距离a、b变小的趋势。因此，可以推测作用于帘布层13卷回部132的剪切形变变大，容易发生帘布层帘线的断裂。
符号说明
1 充气轮胎
11 胎圈芯
12 胎边芯
13 帘布层
131 主体部
132 卷回部
14 带束层
141～144 稳定层
15 胎面胶
16 侧壁胶
17 轮辋护胶
171 直线部
172 弯曲部
10 轮辋法兰部
101 直线部
102 圆弧部

Claims (5)

1.一种充气轮胎，其具备：一对胎圈芯；一对胎边芯，所述一对胎边芯分别配置在所述一对胎圈芯的轮胎直径方向外侧；以及，帘布层，所述帘布层架设在所述一对胎圈芯间，并且包住所述胎圈芯及所述胎边芯后卷回并固定，其特征在于，
在将轮胎安装在规定轮辋上填充50[kPa]的内压后设为无负载状态的轮胎子午线方向的剖面视图上，将侧壁部外表面上以所述规定轮辋的轮辋法兰高度Hf为基准的1.30×Hf的位置设为点P，将从点P出发向所述帘布层主体部胎体线画出的法线L的终点设为点M，将法线L与所述帘布层卷回部胎体线的交点设为点T时，
从点M到点T的距离a[mm]、从点T到点P的距离b[mm]、规定载重x[kN]将允许偏差设为0[％]以上20[％]以下，具有a＝0.019×x+13.3及b＝0.052×x+21.6的关系，
在将轮胎安装在规定轮辋上填充50[kPa]的内压后设为无负载状态的轮胎子午线方向的剖面视图上，与所述规定轮辋的轮辋法兰部对应的接触面的曲率半径R与所述规定轮辋的轮辋法兰部的曲率半径R'具有1.2≤R/R'≤1.6的关系。
2.根据权利要求1所述的充气轮胎，其中，在将轮胎安装在规定轮辋上填充50[kPa]的内压后设为无负载状态的轮胎子午线方向的剖面视图上，从侧壁部与胎圈部连接的剖面线的半径LSR与轮胎剖面高度SH具有0.25≤LSR/SH≤0.65的关系。
3.根据权利要求1或2所述的充气轮胎，其中，所述胎圈芯的重心位置的轮辋护胶的厚度c[mm]与规定载重x[kN]将允许偏差设为0[％]以上20[％]以下，具有c＝0.004×x+13.5的关系。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的充气轮胎，其中，在将轮胎安装在规定轮辋上填充50[kPa]的内压后设为无负载状态的轮胎子午线方向的剖面视图上，以轮辋直径的测定点为基准的所述帘布层卷回部拐点高度Hi与轮辋法兰高度Hf处于1.65≤Hi/Hf的范围内。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的充气轮胎，其以工程车辆用子午线轮胎为适用对象。
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