CN107107681A

CN107107681A - 充气轮胎

Info

Publication number: CN107107681A
Application number: CN201580061331.9A
Authority: CN
Inventors: 今誓志; 河野好秀
Original assignee: Bridgestone Corp
Current assignee: Bridgestone Corp
Priority date: 2014-11-19
Filing date: 2015-10-06
Publication date: 2017-08-29
Anticipated expiration: 2035-10-06
Also published as: JP6434284B2; US20190092099A1; WO2016080099A1; EP3222442B1; EP3222442A1; JP2016097749A; CN107107681B; EP3222442A4

Abstract

由树脂材料构成的轮胎骨架构件(17)在轮胎外表面形成有多个外表面凹部(40)。外表面凹部(40)彼此间隔开地配置且至少形成在胎侧部(14)的外表面。

Description

充气轮胎

技术领域

本发明涉及充气轮胎，特别涉及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、有机纤维材料和钢构件形成的充气轮胎。近些年，从轻量化和有利于再循环的观点出发，已经要求使用诸如热塑性弹性体(TPE)或热塑性树脂等的热塑性高分子材料来构造轮胎骨架构件。例如，日本特开平03-143701号公报公开了通过采用用热塑性弹性体覆盖胎圈芯而形成的轮胎骨架构件来形成充气轮胎。

发明内容

发明要解决的问题

在由树脂材料形成的这种轮胎骨架构件中，在车辆行驶期间反复地受到载荷输入，特别是有拉伸力作用于轮胎的外表面。缓和该拉伸力会改善轮胎的耐久性。

考虑到以上情况，本发明的目的是减轻轮胎上的由作用于轮胎外表面的拉伸力导致的负荷。

用于解决问题的方案

根据本发明的第一方面的充气轮胎包括轮胎骨架构件。所述轮胎骨架构件由树脂制成，并且所述轮胎骨架构件包括胎圈部、与该胎圈部的轮胎径向外侧相连的胎侧部以及与该胎侧部的轮胎宽度方向内侧相连的且用于布置胎面的冠部。所述轮胎骨架构件还在所述胎侧部的外表面形成有多个外表面凹部，所述多个外表面凹部彼此间隔开并且沿轮胎径向和轮胎周向排列。

根据第一方面的充气轮胎，在胎侧部的外表面彼此间隔开地形成有多个外表面凹部。外表面凹部由此有利于胎侧部的外表面处的树脂的变形。这会缓和由作用于轮胎的外表面的拉伸力导致的应力和应变，由此能够减轻由树脂材料形成的轮胎骨架构件上的负荷。

发明的效果

如上所述，根据本发明的充气轮胎能够减轻由作用于轮胎的外表面的拉伸力导致的负荷。

附图说明

图1是示出根据本发明的示例性实施方式的充气轮胎的截面图。

图2是示出本发明的示例性实施方式的轮胎骨架构件的局部立体图。

图3是示出本发明的示例性实施方式的轮胎骨架构件的局部侧视图。

图4是沿着图3中的线A-A截取的截面图。

图5是示出本发明的示例性实施方式的轮胎骨架构件的变型例的局部截面图。

图6是示出本发明的示例性实施方式的轮胎骨架构件的变型例的局部侧视图。

图7是示出本发明的示例性实施方式的轮胎骨架构件的另一变型例的局部侧视图。

具体实施方式

在以下说明中，示例性实施方式用于说明本发明的实施。在图中，箭头W表示轮胎轴向，箭头R表示从轮胎轴线(图中未示出)沿轮胎的径向延伸的轮胎径向，箭头C表示轮胎周向。

如图1所示，本示例性实施方式的充气轮胎是采用内部充填有空气的轮胎。充气轮胎10包括环状的轮胎骨架构件17。轮胎骨架构件17包括：一对胎圈部12；胎侧部14，其从相应的胎圈部12朝向轮胎径向外侧延伸；以及冠部16，其使各个胎侧部14的两轮胎径向外侧端连结在一起。注意，胎圈部是指从轮胎径向内侧端到轮胎截面高度的30％的部分。一对胎圈部12与轮辋20的胎圈座部21和轮辋凸缘22紧密接触，以便维持充填有空气的轮胎的内压。注意，胎圈部12从轮辋20离开的边界部分是指分离点36，分离点36是当轮胎安装到根据如JATMA(日本机动车轮胎制造者协会)年鉴(YEAR BOOK)的2013年版中列出的轮胎的尺寸的特定轮辋、在特定内压下处于无负荷状态时轮胎从轮辋凸缘分离的点。位于轮胎骨架构件17的外表面的与分离点36对应的位置构成壳体分离点(case separation point)38。构成作为轮胎的接地部分的轮胎胎面的胎面构件30布置在冠部16的轮胎径向外侧。

轮胎骨架构件17由树脂制成，并且由作为主要材料的树脂材料形成。在这里注意，“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)是如下材料的高分子化合物：该材料随着温度的升高而软化和流动，并且当冷却时呈现相对硬且强度高的状态。在本说明书中，在这些材料之中，热塑性弹性体与非弹性体热塑性树脂之间具有区别，其中，热塑性弹性体是随着温度的升高而软化和流动、冷却时呈现相对硬且强度高的状态并具有橡胶状弹性的高分子化合物，而非弹性体热塑性树脂是随着温度的升高而软化和流动、冷却时呈现相对硬且强度高的状态并不具有橡胶状弹性的高分子化合物。

热塑性树脂(包括热塑性弹性体)的示例包括热塑性聚烯烃基弹性体(TPO)、热塑性聚苯乙烯基弹性体(TPS)、热塑性聚酰胺基弹性体(TPA)、热塑性聚氨酯基弹性体(TPU)、热塑性聚酯基弹性体(TPC)和动态交联型热塑性弹性体(TPV)以及热塑性聚烯烃基树脂、热塑性聚苯乙烯基树脂、热塑性聚酰胺基树脂、热塑性聚酯基树脂等。

另外，上述热塑性树脂材料具有例如如下特性：由ISO 75-2或ASTM D648规定的载荷挠曲温度(载荷为0.45MPa时)为78℃以上、由JIS K7113规定的拉伸屈服强度为10MPa以上以及同样由JIS K7113规定的拉伸断裂伸长率为50％以上。可以采用由JIS K7206规定的维卡(Vicat)软化温度(方法A)为130℃以上的热塑性树脂材料。

热固性树脂是随着温度的升高而固化形成三维网络结构的高分子化合物。热固性树脂的示例包括酚醛树脂、环氧树脂、三聚氰胺树脂和脲醛树脂。

除了以上已经列出的热塑性树脂(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)丙烯酸基树脂、EVA树脂、氯乙烯树脂、氟基树脂和硅基树脂等的通用树脂作为树脂材料。

在本示例性实施方式中，给出关于轮胎骨架构件17由热塑性树脂形成的情况的说明。

通过使均一体地成型为相同形状且包括单个胎圈部12、单个胎侧部14和半宽度冠部16的圆环状的轮胎骨架半体17A对准并且将轮胎骨架半体17A在轮胎赤道面CL部分接合在一起来形成轮胎骨架构件17。当在轮胎赤道面CL部分进行接合时使用熔接用热塑性树脂材料19。注意，不限于通过将两个构件接合在一起来形成轮胎骨架构件17，轮胎骨架构件17可以通过将三个以上的构件接合在一起而形成，并且可以与一对胎圈部12、一对胎侧部14和冠部16成型为一体。

注意，本说明书的胎侧部是指从胎圈部到胎面端的部分。“胎面端”是指当轮胎组装到如JATMA年鉴(2014年版，日本机动车轮胎制造者协会标准)中规定的标准轮辋、充填有与适用JATMA年鉴尺寸/层级的最大负荷能力(内压-负荷能力对应表中的以黑体示出的载荷)对应的100％空气压力(最大空气压力)的内压且负荷达到最大负荷能力时在轮胎宽度方向上最外侧的接地部分。在使用地区或制造地区适用TRA标准或ETRTO标准的情况下，遵守相应的标准。

使用热塑性材料形成的轮胎骨架半体17A可以例如通过真空成型、压力成型、注射成型或熔模浇铸等而成型，与使用橡胶来成型(硫化)轮胎骨架半体17A的情况相比，能够大幅地简化制造过程，并且能够缩短成型时间。注意，即使在轮胎骨架构件17由单一的热塑性材料构成的情况下，与现有的普通橡胶制充气轮胎一样，也可以在轮胎骨架构件17的各部位(胎侧部14、冠部16和胎圈部12等)处采用具有不同特性的热塑性材料。

轮胎骨架构件17的胎圈部12中埋设有圆环状的胎圈芯15。与现有的普通充气轮胎一样，胎圈芯15由钢帘线构成。注意，如果确保了胎圈部12的刚性，并且与轮辋20的嵌合不存在问题，则可以省略胎圈芯15。另外，胎圈芯15可以由诸如有机纤维帘线、树脂包覆的有机纤维帘线等的钢以外的材料所构成的帘线形成。另外，代替使用帘线，胎圈芯15可以由硬质树脂使用注射成型等而形成。

轮胎骨架构件17的冠部16中埋设有增强层28，增强层28包括螺旋状卷绕的钢帘线26。增强层28与布置在现有的橡胶制充气轮胎的胎体的外周面的带束对应。

轮胎骨架构件17的从胎圈部12到胎面构件30的外表面形成有覆盖层24。各覆盖层24的胎圈部12侧端部均被布置成比胎圈部12与轮辋20之间的紧密接触部靠轮胎内侧。覆盖层24还充填下述外表面凹部40。注意，覆盖层24可以由树脂或由橡胶形成。树脂材料的示例包括热塑性树脂(包括热塑性弹性体)、热固性树脂和其它通用树脂以及工程塑料(包括超级工程塑料)。

胎面构件30布置在轮胎骨架构件17的轮胎径向外侧。胎面构件30沿着轮胎骨架构件17布置，并且构成作为轮胎10的接地部分的轮胎胎面。胎面构件30由相对于形成轮胎骨架构件17用的热塑性树脂具有优异耐摩耗性的橡胶形成。胎面构件30中采用的橡胶可以是与现有的橡胶制充气轮胎中采用的橡胶相同类型的橡胶。注意，胎面构件30还可以由相对于用于形成轮胎骨架构件17的热塑性树脂具有优异耐磨耗性的其它类型的热塑性树脂构成。

如图2所示，轮胎骨架构件17的轮胎外表面17OUT形成有多个外表面凹部40。多个外表面凹部40形成为遍及如下区域的整体：该区域从与胎圈部12和轮辋凸缘22的分离点36对应的相应壳体分离点38延伸到外表面17OUT的与作为胎面构件30的轮胎轴向W外侧端的胎面端30A对应的位置。外表面凹部40配置成沿着轮胎径向R和轮胎周向U排列。不将外表面凹部40形成为比壳体分离点38靠轮胎径向内侧的原因是在这里几乎不存在轮胎的任何变形，因而形成外表面凹部40的必要性低。另外，不将外表面凹部40形成为比胎面端30A靠轮胎轴向内侧(靠近轮胎赤道面CL侧)的原因是在这里布置有胎面构件30。通过不将外表面凹部40形成在比较少地受到所施加负荷影响的部分(不容易变形的部分)处，能够维持轮胎骨架构件17的刚性。

如图3和图4所示，各外表面凹部40均由大致半球状的凹部构成。相邻的外表面凹部40彼此间隔开地形成。外表面凹部40形成为遍及轮胎骨架构件17的胎侧部14的整个外表面，并且形成为遍及胎圈部12的外表面的一部分。

如图4所示，在相邻的外表面凹部40中，布置在彼此最靠近的位置处的外表面凹部40间隔开间隔S1。注意，间隔S1越长，所布置的外表面凹部40越靠轮胎径向外侧。外表面凹部40由相应的覆盖层24覆盖。

以这种方式形成外表面凹部40缓和了由作用于轮胎的外表面的拉伸力导致的应力和应变，由此能够减轻由树脂材料形成的轮胎骨架构件17上的负荷。

另外，即使可能会在胎侧部14的外表面发生龟裂，但是归因于外表面凹部40彼此间隔开地布置，能够抑制龟裂的发展。

另外，由于外表面凹部40的形状是大致半球状，所以它们是非各向异性的，并且能够以非常均衡的方式缓和由拉伸力导致的应力和应变。注意，外表面凹部40还可以被构造成通过构造有构成球面的一部分的球面轮廓而成为非各向异性的且能够以非常均衡的方式缓和由拉伸力导致的应力和应变。

注意，外表面凹部40可以形成为遍及从壳体分离点38到胎面端30A的区域的整体，或者可以形成为遍及这些区域的一部分。外表面凹部40优选形成在从壳体分离点38到胎面端30A的区域中的至少距胎面端30A侧30％以内。这是因为靠近胎面端30A的位置在车辆行驶期间用作接地部分的边界，并且会受到大的负荷。

另外，外表面凹部40优选沿着整个轮胎周向地形成，以便在轮胎周向上赋予轮胎外表面17OUT均匀的轮廓。

另外，外表面凹部40的深度D1(最深部分处的深度)优选为0.1mm以上。这是因为小于0.1mm时几乎不存在应力缓和效果。另外，深度D1优选为胎侧部14的平均厚度H的1/2以下。这是因为当超过胎侧部14的平均厚度的1/2时，轮胎骨架构件17的强度会变得不足。

另外，外表面凹部40的开口(开口宽度)的直径D优选从0.1mm至10.0mm。这是因为，如果直径D低于0.1mm，则几乎不存在应力缓和效果，如果直径D大于10.0mm，则轮胎骨架构件17的强度会变得不足。

另外，相邻的外表面凹部40之间的间隔S1优选从0.1mm至10.0mm。这是因为，小于0.1mm时，外表面凹部40的加工(制造)会变得困难，而当超过10.0mm时，几乎不存在应力缓和效果。

可以通过在轮胎骨架构件17的注射成型时使用的模具的对应部分形成用于外表面凹部40的凸部来形成外表面凹部40。还可以通过在轮胎骨架构件17已经注射成型之后进行加工来形成外表面凹部40。

如上所述，本示例性实施方式的充气轮胎10在轮胎骨架构件17的轮胎外表面形成有外表面凹部40。这有利于轮胎骨架构件17的外表面处的树脂的变形，由此能够缓和由作用于轮胎骨架构件17的拉伸力导致的应力和应变，从而能够减轻负荷。

注意，在本示例性实施方式中，仅在轮胎骨架构件17的外表面形成外表面凹部40。然而，还可以在轮胎骨架构件17的内表面形成内表面凹部42。在该情况下，如图5所示，在轮胎骨架构件17的不与外表面凹部40重叠的位置处、即在轮胎骨架构件17的厚度方向上不形成外表面凹部40的部分的内表面侧形成内表面凹部42。

以这种方式，形成内表面凹部42有利于轮胎骨架构件17的内表面处的树脂的变形，由此能够缓和由作用于内表面的压缩力导致的应力和应变，从而能够进一步减轻轮胎骨架构件17上的负荷。另外，由于内表面凹部42形成在不与外表面凹部40重叠的位置处，所以不会形成使轮胎骨架构件17的厚度变得过薄的部位，从而能够抑制强度的降低。

在本示例性实施方式中，已经给出关于外表面凹部的形状为大致半球状的示例的说明。然而，不要求外表面凹部的形状为大致半球状。例如，如图6所示，可以构造为具有大致六边形形状的外表面六边凹部44。另外，如图7所示，可以构造为具有菱形形状的外表面菱形凹部46。

日本专利申请2014-234890的公开的全部内容通过引用并入本说明书中。

通过引用并入本说明书的在本说明书中提及的所有文献、专利申请和技术标准与具体且分别指出通过引用而并入的单个文献、专利申请或技术标准程度相同。

Claims

1.一种充气轮胎，其包括轮胎骨架构件，其中，

所述轮胎骨架构件由树脂制成，

所述轮胎骨架构件包括胎圈部、与该胎圈部的轮胎径向外侧相连的胎侧部以及与该胎侧部的轮胎宽度方向内侧相连的且用于布置胎面的冠部，并且

所述轮胎骨架构件在所述胎侧部的外表面形成有多个外表面凹部，所述多个外表面凹部彼此间隔开并且沿轮胎径向和轮胎周向排列。

2.根据权利要求1所述的充气轮胎，其特征在于，在所述胎侧部的内表面、在不与所述外表面凹部重叠的位置处以彼此间隔开的方式形成有多个内表面凹部。

3.根据权利要求1或2所述的充气轮胎，其特征在于，所述外表面凹部为球面状。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的充气轮胎，其特征在于，所述外表面凹部的深度为0.1mm以上且在所述胎侧部的厚度的1/2以下。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的充气轮胎，其特征在于，所述外表面凹部的开口宽度的最大尺寸为从0.1mm至10.0mm。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的充气轮胎，其特征在于，相邻的所述外表面凹部之间的间隔的最小值为0.1mm以上且10.0mm以下。