CN105682938A - 充气轮胎 - Google Patents

Abstract

一种充气轮胎，包括1片胎体帘布层、2片带束帘布层、1片束带帘布层，可以在确保操纵稳定性的同时还改善油耗性。将轮胎截面宽度设为Wt(单位：mm)，胎圈直径设为Db(单位：英寸)，轮胎外径设为Dt(单位：mm)时，皆满足以下关系式，并且胎体帘线是由芳纶纤维帘线构成。Wt≦－0.7257×(Db)²+42.763×Db－339.67－－－(1)；Wt≧－0.7257×(Db)²+48.568×Db－552.33－－－(2)；Dt≦59.078×Wt^0.498－－－(3)；Dt≧59.078×Wt^0.467－－－(4)。

Description

充气轮胎

技术领域

本发明涉及一种能够确保操纵稳定性同时还改善了油耗性的充气轮胎。

背景技术

作为有关轮胎油耗性的主要原因，有轮胎的滚动阻力和空气阻力。轮胎滚动阻力的主要原因是由于行驶时橡胶的反复变形而引起的能量损失。为了减少该滚动阻力，提倡使用具有低能量损失(低tanδ)的胎面胶。

当使用具有低能量损失的胎面胶时，虽然滚动阻力降低了，但是抓地性能(特别是湿抓地性能)降低，并且还存在耐磨性恶化的问题。如下述专利文献1和2所示，已在对在改善耐磨性同时具有减小的滚动阻力的胎面胶组合物进行了研究。但是，仅依赖橡胶组合物的改善不能提供充足的效果。因此，强烈寻求除了改善橡胶组合物之外的改善滚动阻力的另一途径。

考虑到这些情况，本申请发明人进行了研究，能够发现以下情况。对于轮胎外径相同的轮胎，减小其轮胎截面宽度时，胎面宽度也相应地减小了。因此，胎面胶的量减少。结果是，减少由胎面胶而引起的能量损失，此外还降低了轮胎的重量。此外，当从其前面观察车辆时，的轮胎截面宽度减小的同时，从保险杠下端朝下露出的轮胎暴露面积也减小了。这使得其可以减少轮胎的空气阻力。

此外，对于轮胎外径相同的轮胎，加宽其胎圈直径时，行驶时变形大的胎侧壁区域变窄。结果是，可以获得胎侧壁区域中的能量损失的减少和轮胎的重量的降低。

因此，已经确认：对于轮胎外径相同的轮胎，将其轮胎截面宽度减小同时加宽胎圈直径而得到的窄宽度和大胎圈直径的轮胎，通过减少胎面部和胎侧壁部中的能量损失、减少轮胎质量以及降低空气阻力，其油耗性得以显著改善。

然而，本发明的发明人的进一步研究结果表明，上述窄宽度和大胎圈直径的轮胎，轮胎截面宽度减小的同时，胎面宽度以及带束层宽度也减少了。因此，轮胎横向刚性也减小了，存在侧抗刚度减小而导致操纵稳定性降低这样的应该解决的新问题。

背景技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利申请公开号2004-010781号公报

专利文献2：日本专利申请公开号2004-002622号公报

发明内容

发明所解决的问题

本发明的课题是提供一种窄宽度和大胎圈直径的充气轮胎，其通过胎体帘线使用芳纶纤维帘线为基础，提高了窄宽度和大胎圈直径的轮胎的油耗性的改善效果，同时还可以确保操纵稳定性。

解决问题的方法

本发明涉及一种充气轮胎，其包括：胎体、带束层和束带层，所述胎体由一片胎体帘布层组成，该胎体帘布层在帘布层主体部的两端具有在胎圈芯的周围翻折而成的帘布层翻折部，所述帘布层主体部从胎面部起，经由胎侧壁部到达胎圈部的胎圈芯；带束层由在胎体半径方向外侧和胎面部内部配置的2片带束帘布层组成；束带层由在带束层半径方向外侧配置的一片束带帘布层组成。

其特征在于，将轮胎截面宽度设为Wt(单位：mm)，胎圈直径设为Db(单位：英寸)，轮胎外径设为Dt(单位：mm)时，所述轮胎截面宽度Wt满足下述式(1)和(2)，

Wt≦－0.7257×(Db)²+42.763×Db－339.67－－－(1)，

Wt≧－0.7257×(Db)²+48.568×Db－552.33－－－(2)；

并且轮胎外径Dt(单位：mm)满足下述式(3)和(4),

Dt≦59.078×Wt^0.498－－－(3)，

Dt≧59.078×Wt^0.467－－－(4)。

所述胎体帘布层的胎体帘线由芳纶纤维帘线构成。

根据本发明所述的充气轮胎中，所述芳纶纤维帘线优选帘线构造是800dtex/2，且胎体帘布层的所述帘布层翻折部的外端距胎圈基部线的半径方向高度H优选10-35mm。

根据本发明所述的充气轮胎中，所述胎体帘布层优选芳纶纤维帘线的帘线构造是800dtex/2，且芳纶纤维帘线的每10cm帘线长度的复捻数为50-65次。

发明效果

本发明的充气轮胎，如上所述，形成了轮胎截面宽度Wt满足前式(1)和(2)、且轮胎外径Dt(单位：mm)满足前式(3)和(4)的窄宽度、大胎圈直径的轮胎。因此，能够使胎面和胎侧部分的能量损失降低，轮胎质量降低，以及能实现空气阻力降低，改善油耗性。

但是关于前面所述窄宽度、大胎圈直径的轮胎，随着轮胎截面宽度降低，胎面宽度和带束层宽度也降低，因此轮胎横向刚性也会变小，导致了操纵稳定性降低的问题。

因此，在本发明中，通过在胎体帘线采用芳纶纤维帘线，能够抑制轮胎横向刚性的降低。结果可以发挥改善油耗性的效果，还可以确保操纵稳定性。

附图说明

图1是显示本发明的充气轮胎的一个实施例的截面图。

图2是绘制JATM中所示的常规轮胎中的轮胎截面宽度和胎圈直径之间的关系而得到的图表。

图3是绘制JATM中所示的常规轮胎中的轮胎截面宽度和轮胎外径之间的关系而得到的图表。

图4是说明加宽轮胎直径带来的效果的示意图。

具体实施方式

以下将详细地描述本发明的实施方式。

如图1所示，本发明实施方式的充气轮胎1包括胎体6、带束层7和束带层9，该胎体6从胎面部2经由胎侧壁部3，到达胎圈部4的胎圈芯5，将带束层7设置在胎体6的径向外侧且在胎面部2内，在带束层7的径向外侧设置束带层9。在本实施方式中，举的例子是所述充气轮胎1为乘用车用子午线轮胎的情况。

所述胎体6由一个胎体帘布层6A形成，其胎体帘线例如以相对于轮胎赤道面Co成75～90度的角度排列。该胎体帘布层6A于横跨在胎圈芯5、5之间的环状帘布层本体部6a的两端，具有在所述胎圈芯5周围从轴向内侧向轮胎外侧折返的帘布层翻折部6b。将胎圈三角胶8设置在帘布层本体部6a和帘布层翻折部6b之间以加固胎圈部，该胎圈三角胶8从胎圈芯5以前端细的形状沿径向向外延伸。

所述带束层7由2个带束帘布层7A和7B形成，其带束层帘线以相对于轮胎赤道面Co成10～35度的角度排列。在所述带束帘布层之间，所述带束层帘线彼此是相交的。这个增加了带束层刚度，并且胎面部2因环箍效应而被增强。

所述束带层9由1个束带帘布层9A形成，其束带层帘线以相对于轮胎赤道面Co成5度以下的角度螺旋卷绕而成。据此，抑制轮胎因高速运行而导致的外径增长、特别是肩侧的外径增长，能够提高高速运转性能。

将所述充气轮胎1形成为窄宽度和大胎圈直径的轮胎，其中，将轮胎截面宽度设为Wt(单位：mm)，胎圈直径设为Db(单位：英寸)时，所述轮胎截面宽度Wt满足下述式(1)和(2)：

Wt≦－0.7257×(Db)²+42.763×Db－339.67－－－(1)

Wt≧－0.7257×(Db)²+48.568×Db－552.33－－－(2)

图2是对JATM中所示的常规轮胎进行实施的，将轮胎截面宽度Wt和胎圈直径Db之间的关系的调查结果进行绘制而得到的图。从该研究结果可知，JATM中所示的常规轮胎中的轮胎截面宽度Wt和胎圈直径Db之间的平均关系，其如在图中的点划线Ka所示，可以由以下式(A)表示：

Wt＝－0.7257×(Db)²+39.134×Db－217.30－－－(A)

而满足上述式(1)和(2)的区域Y1在如绘图所示的常规轮胎的范围之外。此外，区域Y1存在于将由式(A)所示的平均关系Ka平行地向减小轮胎截面宽度Wt且放大胎圈直径Db的方向移动的位置上。也就是说，相比于具有相同的轮胎外径的常规轮胎，满足所述式(1)和(2)的轮胎是减小轮胎截面宽度Wt和加宽的胎圈直径Db而得到的窄宽度和大胎圈直径的轮胎。

具有较窄轮胎截面宽度的这种轮胎，其胎面宽度也减小了，相应地，胎面胶的橡胶量也减少了。因此，由胎面胶的能量损失量相对较小，并且轮胎质量也减小。此外，轮胎截面宽度减小的同时，当从其前面观察车辆时，从保险杠下端朝下露出的轮胎暴露面积也减小了。这使得其行驶时可以减少轮胎的空气阻力。

此外，因为该轮胎相比于具有相同的轮胎外径的常规轮胎具有加宽的胎圈直径，所以倾向于行驶时变形大的胎侧壁区域变窄。结果是，胎侧壁部3中能量损失减少和轮胎的重量减少。

因此，通过减少由胎面部2和胎侧壁部3引起的能量损失、减小轮胎质量和减少空气阻力，窄宽度和大胎圈直径的轮胎可以改善油耗性。

当轮胎截面宽度Wt不满足所述式(1)时，由于减少轮胎截面宽度或加宽胎圈直径的幅度过小，而导致油耗性的改善并不充分。当轮胎不满足所述式(2)时，则轮胎倾向于具有过窄的宽度。为了确保必要的负荷能力，有必要设定较高的使用内压。在这种情况下，对乘坐舒适性和路面噪音性能产生不良影响。

为了进一步改善油耗性，所述充气轮胎1的轮胎外径Dt(单位：mm)满足以下式(3)和(4)。

Dt≦59.078×Wt^0.498－－－(3)

Dt≧59.078×Wt^0.467－－－(4)

图3是对JATM中所示的常规轮胎进行实施的，对其轮胎截面宽度和轮胎外径之间的关系进行绘制而得到的图表。由研究结果可知，如该图中的点划线Kb所示地，JATM中所示的常规轮胎中的轮胎截面宽度Wt和轮胎外径Dt之间的平均关系可以由以下式(B)所示：Dt＝59.078×Wt^0.448－－－(B)

而满足上述式(3)和(4)的区域Y2位于由式(B)所示的平均关系Kb平行地向增大轮胎外径Dt的方向移动的位置上。也就是说，满足上述式(3)和(4)的轮胎可以说是窄宽度、大胎圈直径和大轮胎外径Dt的轮胎。

如图4示意性所示地，相比于具有相对较小轮胎外径Dt的轮胎T2，具有相对较大轮胎外径Dt的轮胎T1其接地部分沿着轮胎的圆周方向的弯曲形变小。因此，该轮胎具有较小的能量损失，并且具有降低滚动阻力的效果。因此当轮胎不满足所述式(4)时，不会出现由轮胎外径增大而导致的所述低滚动阻力。另一方面当轮胎不满足式(3)时，为了确保必要的负荷能力，有必要设定较高的使用内压。在这种情况下，将对乘坐舒适性和路面噪音性能产生不良影响。

然后，为抑制窄宽度和大胎圈直径轮胎的操纵稳定性降低，在本发明的充气轮胎中使用芳纶纤维帘线作为胎体帘布层。

由此胎体刚性得到提高，可以均衡地抑制随着轮胎截面宽度的减少而出现的轮胎横向刚性的降低。其结果可以抑制侧抗刚度的降低，可以充分地确保操纵稳定性。

特别是在本实施例中，作为芳纶纤维帘线，帘线构造采用800dtex/2的极细帘线。关于轮胎的操纵稳定性，平衡胎体帘线的拉伸难度(弹性)和复原性是十分重要的。例如，比起1840dtex/2的人造丝纤维帘线，虽然1670dtex/2的一般粗度的芳纶纤维帘线由于其高弹性率而很难拉伸，但由于损耗角正切也高于人造丝纤维帘线，帘线一旦从伸长状态到除去负重再复原的时候，其滞后损耗会增大。因此一般粗度的芳纶纤维帘线复原性差，提高其操纵稳定性是很难的。与此相对，800dtex/2的极细芳纶纤维帘线由于帘线的拉伸性和复原性取得了优异的平衡，所以能够发挥其优异的操纵稳定性。

另外在窄宽度、大胎圈直径的轮胎中，为确保必要的负荷能力而必须设定相对较高的使用内压。因此，在使用极细的芳纶纤维帘线时，为确保胎体强度，帘线嵌入条数为45-55条/5cm的范围，其中特别优选50条/5cm。所述芳纶纤维帘线，优选每10cm长度帘线的捻数n1为50-65次。另外初捻数n2是复捻数n1的90-110％的范围，优选n1＝n2。所述复捻数n1小于50次时，由于其帘线刚性增加而导致乘坐舒适性降低；当大于65次时，会因帘线刚性降低而给操纵稳定性带来不良影响。

胎体帘布层6A中，帘布层翻折部6b的外端距胎圈基部BL的半径方向高度优选10mm以上。当小于这个数值时，由于使用内压很高，可能会产生帘布层翻折部6b从胎圈芯5滑出等持久性问题。此外所述高度优选35mm以下。当大于这个数值时，可能会产生在行驶中在胎体帘线端发生压缩应变而导致的帘线松散等持久性问题。这是使用芳纶纤维帘线作为胎体帘布层所特有的问题，是由于芳纶纤维帘线与橡胶的粘着性差且其本身刚性高。

以上所述是本发明特别优选的实施形态，但并不限于本发明所列举的实施形态，可以在各个方面进行变形和实施。

实施例

(1)具有如图1所示内部构造的充气轮胎按表1所示进行制造，然后测试每个试验轮胎的滚动阻力、空气阻力、乘坐舒适性、操纵稳定性、路面噪音。

其通用规格如下：

胎体：

帘布片数：1片

帘线角度：90度

带束层：

帘布片数：2片

帘线角度：22度、-20度

帘线：钢

束带层：

帘布片数：1片

帘线角度：约0度

帘线：尼龙

滚动阻力：

使用滚动阻力测试机，在以下条件下，测定轮胎的滚动阻力(单位：N)。评价时，用指数表示测定值的倒数，其中将比较例1的设为100。该值越大，则滚动阻力越低。

温度：20℃

负载：4.8kN

内压：列于表1(负荷指数相当内压)

轮辋：标准轮辋

速度：80km/h

定位(束角：0度，外倾角：0度)

空气阻力：

在实验室中，将从保险杠下端的露出部分的高度调整为140mm，将速度相当于100km/h的车辆运行速度的空气提供给轮胎的露出面，然后测定此时轮胎所受到的空气压力。评价时，用指数表示测定值的倒数，其中将比较例1的值设为100。该值越大，则空气阻力越小即越好。

操纵稳定性和乘坐舒适性

供试轮胎安装在市售的电动车(相当于轻型机动车)上，全轮在表1的内压下，由一名测试司机驾驶在干燥沥青路面的轮胎测试场上行驶。此时根据司机感官评价，用指数表示如方向盘响应性、刚性感、抓握力等的操纵稳定性，以及的乘坐舒适性，其中将比较例1的值设为100。该值越大，则其操纵稳定性和乘坐舒适性越好。

路面噪音

使用前述车辆，以80km/h时速在路噪声测量通道(沥青粗糙路面)上行驶，在驾驶座车窗侧耳朵位置测量车辆噪音等级dB(A)。

表1

根据表1所示，可以确认在比较例2中，通过减小宽度和增大胎圈外径可以改善油耗性(滚动阻力和空气阻力)，但操纵稳定性不好。而在实施例1中，使用芳纶纤维帘线作为胎体帘线可以大幅度提高操纵稳定性。另外在乘坐舒适性这一点上还有可以改善的空间。在实施例2中，通过进一步优化胎体帘线翻折部的高度H，可以将操纵稳定性和乘坐舒适性保持在比较例1的水平上。在实施例3、4中，设定胎体帘线的复捻数在50-65次/10cm的范围内，可以将操纵稳定性和乘坐舒适性保持在比较例1的水平上。在实施例5、6中，前述复捻数小于上述范围时，操纵稳定性提高但乘坐舒适性有些下降，相反复捻数大于上述范围时，乘坐舒适性提高但操纵稳定性降低。在实施例7、8中，胎体帘布层翻折部高度H范围是10-35mm，可以确认其操纵稳定性和乘坐舒适性可保持在比较例1的水平上。

符号说明

1.充气轮胎

2.胎面部

3.侧壁部

4.胎圈部

5.胎圈芯

6.胎体

6A.胎体帘布层

7.带束层

7A、7B.带束帘布层

9.束带层

9A.束带帘布层

Claims (3)

1.一种充气轮胎，其包括：胎体、带束层和束带层，所述胎体由一片胎体帘布层组成，该胎体帘布层在帘布层主体部的两端具有在胎圈芯的周围翻折而成的帘布层翻折部，所述帘布层主体部从胎面部起，经由胎侧壁部到达胎圈部的胎圈芯；带束层由在胎体半径方向外侧和胎面部内部配置的2片带束帘布层组成；束带层由在带束层半径方向外侧配置的一片束带帘布层组成，其特征在于：

将轮胎截面宽度设为Wt，单位：mm，胎圈直径设为Db，单位：英寸，轮胎外径设为Dt，单位：mm时，所述轮胎截面宽度Wt满足下述式(1)和(2)，

Wt≦－0.7257×(Db)²+42.763×Db－339.67－－－(1)，

Wt≧－0.7257×(Db)²+48.568×Db－552.33－－－(2)；

并且轮胎外径Dt满足下述式(3)和(4)，轮胎外径Dt的单位：mm，

Dt≦59.078×Wt^0.498－－－(3)，

Dt≧59.078×Wt^0.467－－－(4)；

且所述胎体帘布层的胎体帘线由芳纶纤维帘线构成。

2.根据权利要求1所述的充气轮胎，其特征在于，所述芳纶纤维帘线的帘线构造是800dtex/2，且胎体帘布层的所述帘布层翻折部的外端距胎圈基部线的半径方向高度H为10-35mm。

3.根据权利要求1或2所述的充气轮胎，其特征在于，所述胎体帘布层中的芳纶纤维帘线的帘线构造是800dtex/2，且芳纶纤维帘线的每10cm帘线长度的复捻数为50-65次。