CN106080047B - 重载充气轮胎 - Google Patents

Abstract

一种重载充气轮胎，其被构造成安装在15°深槽轮辋上并包括：胎体层，其以绕着一对胎圈芯折回的环状延伸；带束层，其布置在胎体层的轮胎径向外侧；胎面，其布置在带束层的轮胎径向外侧；以及有机增强层，其至少布置在各胎圈芯的轮胎宽度方向外侧，并且内部埋设有多股有机纤维的增强帘线。在重载充气轮胎充气至标准内压的情况下，各胎圈芯的截面重心G被构造成位于深槽轮辋的轮辋凸缘的轮胎径向外端的径向外侧的位置，并且在重载充气轮胎将在1.5～2.5倍标准内压的内压下使用的假设下，埋设在有机增强层内的增强帘线相对于轮胎径向的倾斜角度A为60°以上。即使在轮胎充气至高内压的情况下，也能够有效地抑制埋设在有机增强层内的有机纤维的增强帘线的破裂。

Description

重载充气轮胎

技术领域

本发明涉及用于装配于15°深槽轮辋(drop center rim)且具有布置在胎圈芯的外侧的、埋设有有机纤维的增强层的重载充气轮胎。

背景技术

例如，已知诸如日本特开平07-101212号公报等描述的传统的重载充气轮胎。

此重载充气轮胎包括：胎体层，其在轮胎宽度方向的两端部绕一对胎圈芯折回并且以环状延伸；带束层，其布置在胎体层的轮胎径向外侧；胎面，其布置在带束层的轮胎径向外侧；和有机增强层，其至少布置在各胎圈芯的轮胎宽度方向外侧，并且内部埋设有多股有机纤维的增强帘线。埋设在有机增强层内的增强帘线相对于轮胎径向的倾斜角度在40°～50°的范围内。

近年来，在日本以外的一些国家，存在使重载卡车等在如下状态下行驶的趋势：诸如以上描述的充气轮胎等的充气轮胎被装配在15°深槽轮辋上且充气至1.5～2.5倍标准内压的高内压。在响应于此趋势的尝试中，本发明人增大了胎圈芯的截面面积。但是，只如上所述地增大胎圈芯的截面面积会产生如下问题。

即，在充气轮胎充气至诸如上述等的高内压的情况下，轮胎的胎圈部被高内压强力地压在轮辋的轮辋凸缘上。位于轮辋凸缘和各胎圈芯之间的橡胶被此压力挤压并且以朝向轮胎径向外侧鼓出的方式变形。结果，有机增强层内的增强帘线被橡胶拖拽，从而在径向上被拉伸且破断。在帘线的轮胎宽度方向外侧的橡胶(胎圈包布橡胶)中发生的裂纹扩展至胎圈部的外表面，有时胎圈部能够移动到低的轮辋凸缘上。

发明内容

本公开的目的在于提供即使在轮胎充气至高内压的情况下，也能够有效地抑制埋设在有机增强层内的有机纤维的增强帘线的破裂的重载轮胎。

能够通过如下重载充气轮胎实现此目的：其被构造成安装在15°深槽轮辋上并且包括：胎体层，其以绕着在所述胎体层的宽度方向两端部处的一对胎圈芯折回的环状延伸；带束层，其布置在所述胎体层的轮胎径向外侧；胎面，其布置在所述带束层的轮胎径向外侧；以及有机增强层，其至少布置在各胎圈芯的轮胎宽度方向外侧，并且内部埋设有多股有机纤维的增强帘线。在所述重载充气轮胎充气至标准内压的情况下，各胎圈芯的截面重心G位于所述深槽轮辋的轮辋凸缘的轮胎径向外端的轮胎径向外侧的位置，并且在所述重载充气轮胎将在1.5～2.5倍标准内压的内压下使用的假设下，埋设在所述有机增强层内的所述增强帘线相对于轮胎径向的倾斜角度A为60°以上。

在本公开中，各胎圈芯的截面重心G位于深槽轮辋的轮辋凸缘的轮胎径向外端的轮胎径向外侧的位置，使得即使在1.5～2.5倍标准内压的高内压下也能够使用。此外，埋设在有机增强层内的增强帘线相对于轮胎径向的倾斜角度A为60°以上。因此，在各胎圈芯和轮辋凸缘之间的橡胶归因于高内压被挤压并且以朝向轮胎径向外侧鼓出的方式变形的情况下，大部分此变形被位于有机增强层的增强帘线之间的橡胶涂层的变形吸收，仅一部分此变形作用为沿着增强帘线的长度方向拉增强帘线。从而有效地抑制了增强帘线的破断，也能够有效地抑制橡胶中的裂纹的扩展和各胎圈部的向上移动(ride up)。

在埋设在所述有机增强层内的所述增强帘线相对于轮胎径向的倾斜角度A在70°～80°的范围内的情况下，能够强力地抑制增强帘线在高内压下破断，同时防止在轮胎成型期间增强帘线的破断。此外，当各胎圈芯通过连续地卷绕基本股以形成多个环形状而构成，使得值F在131.5mm²～227.0mm²的范围内，其中F是通过所述基本股的截面面积D乘以所述基本股的卷绕圈数E而得到的时，在无需很大地减小有机增强层的外侧的橡胶的厚度的情况下，能够应付高内压。在所述有机增强层通过堆叠埋设有所述增强帘线的两个有机增强帘布层而构成，有机增强帘布层被布置成使得所述增强帘线相对于轮胎径向的倾斜方向彼此相反设置的情况下，甚至能够更强力地抑制张力作用在增强帘线上。此外，当内部埋设有多股钢帘线的钢增强层布置在所述有机增强层和各胎圈芯之间，所述有机增强层的轮胎径向外端位于所述钢增强层的轮胎径向外端的轮胎径向外侧的位置时，能够有效地改善各胎圈部的耐久性，同时抑制在钢增强层的径向外端生成裂纹。当所述有机增强层还布置在各胎圈芯的轮胎宽度方向内侧时，有机增强层能够以与钢增强层相同的方式绕各胎圈芯卷绕。当埋设在所述钢增强层内的所述钢帘线相对于轮胎径向以30°～50°的角度倾斜时，能够改善各胎圈部的耐久性。

附图说明

图1是示出本发明的第一示例性实施方式的充气轮胎的子午线截面，

图2是充气轮胎的胎圈部附近的放大截面，

图3是有机增强层的从侧面看的截面，以及

图4是纵轴表示最大张力且横轴表示倾斜角度A的图。

具体实施方式

以下参照附图对本发明的示例性实施方式进行说明。

图1、图2和图3中的充气轮胎11是用于装配于卡车、公共汽车等的重载充气子午线轮胎。充气轮胎11包括胎圈部13，环状的胎圈芯12埋设在各胎圈部13内。因此，充气轮胎11包括一对胎圈芯12。充气轮胎11还包括从胎圈部13大致朝向径向外侧延伸的一对胎侧部14和将两个胎侧部14的对应的径向外端联接在一起的大致圆筒状的胎面部15。充气轮胎11包括胎体层16，其以环状在胎圈芯12之间延伸并且增强胎侧部14和胎面部15。胎体层16的两轮胎宽度方向端部从内侧朝向外侧绕一对胎圈芯12折回。从而胎体层16分为位于胎圈芯12之间的主体部16a和位于胎圈芯12的轮胎宽度方向外侧的一对折回部16b。各胎圈芯12通过以下构成：将用作钢的基本股的胎圈帘线17连续地卷绕成多个环状的圈，以形成卷绕层并且呈现诸如六边形、四边形或圆形的截面等(本示例中为六边形)。

胎体层16由至少一个胎体帘布层19制成，在本示例中胎体层16由一个胎体帘布层19构成。胎体帘布层19以70°～90°(本示例中为90°)的帘线角度与轮胎赤道S相交。即，胎体帘布层19通过用橡胶涂层覆盖多股不能伸展(inextensible)但在大致径向(子午线方向)上拉伸(stretch)的胎体帘线(在本示例中为钢帘线)而制成。在胎面部15中，带束层20布置为与胎体层16重叠并布置在胎体层16的径向外侧。带束层20通过在径向上堆叠至少两个带束帘布层21(本示例中为三个)而构成。各带束帘布层21通过用橡胶涂层覆盖由钢、芳香族聚酰胺(aromatic polyamide)等(本示例中为钢)制成的、多股相互平行的不能伸展的带束帘线而制成。构成带束帘布层21的带束帘线相对于轮胎赤道S以特定的角度10°～50°倾斜，至少两个带束帘布层21的各自的倾斜方向彼此沿相反的方向使得相交。注意，胎面22布置在胎体层16和带束层20的径向外侧，胎面22的外表面形成有绕周向延伸的多个主槽23和在与主槽23相交的方向上延伸的横向花纹槽(在图中未示出)。

一对钢增强层27从外侧重叠胎体层16。钢增强层27沿着胎体层16延伸并且从内侧绕对应的胎圈芯12朝向外侧折回，以围绕胎圈芯12。钢增强层27的外侧部27a布置在胎圈芯12的轮胎宽度方向外侧。外侧部27a的对应端部位于胎体层16的折回部16b的外侧端的轮胎径向内侧的位置。各钢增强层27由至少一个增强帘布层28制成，在本示例中各钢增强层27由一个增强帘布层28制成。增强帘布层28通过用橡胶涂层覆盖多股相互平行的钢帘线而构成，从而使得多股钢帘线埋设在各钢增强层27内。

一对有机增强层29布置为沿着钢增强层27的对应的外侧部27a延伸，并且在轮胎宽度方向外侧与对应的外侧部27a重叠。各有机增强层29的轮胎径向内端位于对应的胎圈芯12的下方并且各有机增强层29的轮胎径向外端位于外侧部27a的端部的轮胎径向外侧。从而钢增强层27至少布置在胎圈芯12的轮胎宽度方向外侧并且位于胎圈芯12和胎体层16与有机增强层29之间。通过将钢增强层27以这种方式布置在胎圈芯12和有机增强层29之间，通过钢增强层27有效地增强了胎圈部13，使得能够有效地改善胎圈部13的耐久性。注意，代替仅沿着钢增强层27的外侧部27a延伸，有机增强层29还可以沿着位于胎圈芯12内侧的内侧部27b延伸。在这种情况下，与钢增强层27相似地，有机增强层29还位于胎圈芯12的轮胎宽度方向内侧并且围绕胎圈芯12。

有机增强层29通过堆叠两个有机增强帘布层30、31而构成。有机增强帘布层30、31均通过用橡胶涂层覆盖有机纤维的多股相互平行的增强帘线32而构成，使得有机纤维的多股增强帘线32埋设在有机增强层29内。构成增强帘线32的有机纤维可以采用尼龙、芳香族聚酰胺、聚酯、丙烯酸、聚氨酯等(本示例中采用尼龙)。充气轮胎11装配于15°深槽轮辋35(15°锥度轮辋)。当充气轮胎11的对应胎圈部13坐在轮辋35的胎圈座36上时，充气轮胎11和轮辋35构成轮胎/轮辋组件。这里15°深槽轮辋是参照如日本机动车轮胎制造商协会的JATMA年鉴中规定的胎圈座36相对于轮辋的中心轴线倾斜15°的轮辋。

在日本以外的一些国家，存在使诸如以上描述的轮胎/轮辋组件已经充气至1.5～2.5倍标准内压的高内压后，使装配有诸如以上描述的轮胎/轮辋组件的重载卡车等行驶的趋势。为了使充气轮胎11能够承受充气至此高内压，在本示例性实施方式中采用的胎圈芯12是值F在131.5mm²～227.0mm²的范围内的胎圈芯，其中D是胎圈帘线17的截面面积，E是胎圈帘线17的卷绕圈数，F是D乘以E。当值F在如上所述的范围内时，胎圈芯12的截面的重心G(当沿着包含充气轮胎11的转动轴线的平面截取胎圈芯12时的截面形状的重心)在位于深槽轮辋35的轮辋凸缘37的轮胎径向外端37a(曲面的顶点)的轮胎径向外侧的位置处。注意，标准内压是与如下标准中描述的适用尺寸/帘布层等级的最大负荷(最大负荷能力)对应的空气压力。所述标准由在轮胎制造或使用地区内有效的工业标准规定，例如，在美国的轮胎和轮辋协会的年鉴、欧洲的欧洲轮胎和轮辋技术组织的标准手册和日本的日本机动车轮胎制造商协会的JATMA年鉴中记载的对应标准。

如果值F小于131.5mm²，有时充气轮胎11不能应付高内压并且当载重行驶时可能会出现故障。如果值F超过227.0mm²，则胎圈芯12的截面面积变大，布置在有机增强层29的外侧的橡胶39(例如，胎圈包布橡胶(chafer rubber))的厚度很大地减小，这有时可能会导致故障。因此，优选地，如上所述，将值F设定在131.5mm²～227.0mm²的范围内，从而能够使充气轮胎11应付高内压而不很大地减小布置在有机增强层29的外侧的橡胶39的厚度。只要胎圈芯12的截面重心G以此方式位于轮辋凸缘37的轮胎径向外侧端37a的轮胎径向外侧的位置，则在充气轮胎11装配于15°深槽轮辋且充气至1.5～2.5倍标准内压的高内压的状态下负荷行驶时基本不会产生问题。但是，不幸的是，归因于以下所述的原理可能会发生有机增强层29内的增强帘线32破断的问题，导致在增强帘线32的宽度方向外侧的橡胶39中产生裂纹，并且裂纹扩展至胎圈部13的外表面。如上所述，如果在胎圈芯12的宽度方向外侧的胎圈部13中产生朝向胎圈芯12前进的裂纹，则归因于从轮辋线至15°深槽轮辋的轮辋凸缘37的径向外侧端的短距离(低深度)，有时胎圈部13会移动到(ride over)轮辋凸缘37上。

在此原理中，当位于轮辋凸缘37和胎圈芯12之间的橡胶被归因于上述高内压的大压力挤压时，橡胶以朝向径向外侧鼓出的方式变形。当此发生时，如果如现有技术文献中所描述的，有机增强层内的增强帘线相对于轮胎径向以40°～50°的倾斜角度倾斜，则增强帘线归因于被橡胶拖拽并且在径向被拉伸而可能会破断。从以下试验数据明显的是，在本示例性实施方式中，埋设在有机增强层29内的增强帘线32相对于轮胎径向的倾斜角度A为60°以上。注意，倾斜角度A的最大值是90°。注意，倾斜角度A是在充气轮胎11装配于15°深槽轮辋35并且充气至标准内压的情况下充气轮胎11的胎圈部13与15°深槽轮辋35(轮辋凸缘37)分离的轮辋分离点R处测量的值。

如上所述，只要埋设在有机增强层29内的增强帘线32相对于轮胎径向的倾斜角度A为60°以上，则在胎圈芯12和轮辋凸缘37之间的橡胶在内压下被挤压变形而朝向径向外侧鼓出的情况下，大部分此变形被位于有机增强层29的增强帘线32之间的橡胶涂层的变形吸收，仅一部分此变形作用为沿着增强帘线32的长度方向拉增强帘线32。结果，有效地抑制了增强帘线32的破断，避免了橡胶中的裂纹扩展和胎圈芯12移动到轮辋凸缘37上的情况。注意，本示例性实施方式中说明的充气轮胎11在充气至上述范围内的高内压下使用的假设下制造。但是，当在充气至小于1.5倍标准内压的内压的状态下使用该充气轮胎11时，无论如何不会存在问题。

优选地，埋设在有机增强层29内的增强帘线32相对于轮胎径向的倾斜角度A在70°～80°的范围内。这是由于当成型充气轮胎11时，圆筒状的有机增强层29变形为大致边缘(brim)状，当如此执行时，增强帘线32在周向被拉伸，根据增强帘线32的类型，如果倾斜角度超过80°，则有时增强帘线32可能会破断。如果倾斜角度A小于70°，则有时增强帘线32的破断抑制效果在高内压下可能不充分。但是，如上所述，只要倾斜角度A在70°～80°的范围内，增强帘线32就能够强力地抑制高内压下的破断，同时防止在轮胎成型期间增强帘线32的破断。

如上所述，当有机增强层29通过堆叠两个有机增强帘布层30、31而构成时，优选地，有机增强帘布层30、31内的增强帘线32的相对于轮胎径向的对应的倾斜方向在彼此相反的方向上延伸，使得彼此相交，这是由于这能够使作用在增强帘线32上的张力被更强力地抑制。在本示例性实施方式中，如上所述，钢增强层27布置在胎圈芯12和有机增强层29之间。然而，当钢增强层27布置在此位置时，如上所述，优选地，有机增强层29的外端位于钢增强层27的外侧部27a的端部的轮胎径向外侧的位置。这是因为如上所述进行构造能够使钢增强层27的轮胎径向外端的应力被有效地缓和，从而能够使此位置处的裂纹发生被有效地抑制。在充气轮胎11装配于15°深槽轮辋35并且充气至标准内压的情况下，埋设在钢增强层27内的钢帘线在分离点R处相对于轮胎径向以30°～50°的角度倾斜。

实施例1

如上所述，以下是关于用于支持将倾斜角度设定为60°以上的试验的说明。

在试验中，制备如下轮胎：比较例1的轮胎，其包括有机增强层，在该有机增强层中，埋设在对应的两个有机纤维帘布层内的增强帘线具有0°的相对于轮胎径向的共同倾斜角度A，比较例2的轮胎，其包括具有15°的这种共同倾斜角度A的有机增强层，比较例3的轮胎，其包括具有30°的这种共同倾斜角度A的有机增强层，比较例4的轮胎，其包括具有40°的这种共同倾斜角度A的有机增强层，以及比较例5的轮胎，其包括具有55°的这种共同倾斜角度A的有机增强层；实施例1的轮胎，其包括具有60°的这种共同倾斜角度A的有机增强层，实施例2的轮胎，其包括具有70°的这种共同倾斜角度A的有机增强层，实施例3的轮胎，其包括具有75°的这种共同倾斜角度A的有机增强层，实施例4的轮胎，其包括具有82°的这种共同倾斜角度A的有机增强层，以及实施例5的轮胎，其包括具有90°的这种共同倾斜角度A的有机增强层。

各比较例的轮胎和实施例的轮胎均具有如JATMA年鉴中规定的13R22.5 16PR的轮胎尺寸，并且装配于大小为9.75×22.5的轮辋。各比较例的轮胎和实施例的轮胎具有与图中所示相同的结构：胎体帘线相对于轮胎赤道S为90°的倾斜角度，按从最内侧帘布层朝向最外侧帘布层的顺序，带束帘线相对于轮胎赤道S为22°朝向右上、22°朝向左上、30°朝向右上的倾斜角度，并且钢增强层的钢帘线相对于轮胎径向以40°倾斜。作用在埋设在有机增强层内的增强帘线上的最大张力由各对应的轮胎装配于以上轮辋并且充气至2.5倍标准内压的高内压的状态下的模拟得出。

在图4的图中绘制出结果。在图4中，横轴表示倾斜角度A，纵轴表示使用将倾斜角度A为40°的最大张力设定为100的指数的最大张力。从图中明显的是，最大张力在0°～55°的倾斜角度A的值的区间内逐渐减小。然而，最大张力在60°～90°的倾斜角度A的值的区间内急剧减小。从此图，能够理解的是即使在轮胎充气至高内压的情况下，只要倾斜角度A的值不小于60°，就能够有效地抑制埋设在有机增强层内的增强帘线破断。注意，由于在倾斜角度A等于58°(这是连接最大张力逐渐减小的点的假设线和连接最大张力急剧减小的点的假设线之间的交点)时存在不清楚的效果，因此在本发明中，倾斜角度A能够在实践中表现有意义的有益效果的下限设定为60°。注意，对不同类型的重载轮胎执行相同的模拟，结果表现为相同的趋势。

产业上的可利用性

本发明可以应用于用于装配于15°深槽轮辋的重载充气轮胎的工业领域。

Claims (7)

1.一种轮胎和轮辋的组装体，其是由重载充气轮胎与15°深槽轮辋进行轮辋组装而成的重载充气轮胎的组装体，被安装的所述重载充气轮胎包括：

胎体层，其以绕着在所述胎体层的宽度方向两端部处的一对胎圈芯折回的环状延伸；

带束层，其布置在所述胎体层的轮胎径向外侧；

胎面，其布置在所述带束层的轮胎径向外侧；以及

有机增强层，其至少布置在各胎圈芯的轮胎宽度方向外侧，并且内部埋设有多股有机纤维的增强帘线，所述增强帘线相对于轮胎径向的倾斜角度A为60°以上，其中：

在所述重载充气轮胎充气至标准内压的情况下，各胎圈芯的截面重心G被构造成位于所述深槽轮辋的轮辋凸缘的轮胎径向外端的径向外侧的位置，并且

将所述重载充气轮胎将充气至1.5～2.5倍标准内压。

2.根据权利要求1所述的轮胎和轮辋的组装体，其中，埋设在所述有机增强层内的所述增强帘线相对于轮胎径向的倾斜角度A在70°～80°的范围内。

3.根据权利要求1或2所述的轮胎和轮辋的组装体，其中，各胎圈芯通过连续地卷绕基本股以形成多个环形状而制成，使得值F在131.5mm²～227.0mm²的范围内，其中F是通过所述基本股的截面面积D乘以所述基本股的卷绕圈数E而得到的。

4.根据权利要求1或2所述的轮胎和轮辋的组装体，其中，所述有机增强层通过堆叠埋设有所述增强帘线的两个有机增强帘布层而形成，所述两个有机增强帘布层的所述增强帘线相对于轮胎径向的倾斜方向彼此相反。

5.根据权利要求1或2所述的轮胎和轮辋的组装体，其中，内部埋设有多股钢帘线的钢增强层布置在所述有机增强层和各胎圈芯之间，所述有机增强层的轮胎径向外端位于所述钢增强层的轮胎径向外端的轮胎径向外侧的位置。

6.根据权利要求1或2所述的轮胎和轮辋的组装体，其中，所述有机增强层还布置在各胎圈芯的轮胎宽度方向内侧。

7.根据权利要求5所述的轮胎和轮辋的组装体，其中，埋设在所述钢增强层内的所述钢帘线相对于轮胎径向以30°～50°的角度倾斜。

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