CN107614285A - 充气轮胎 - Google Patents

Abstract

充气轮胎(11)被构造成使得增强层(52)由至少一层增强帘布层(53)构成，增强帘布层(53)埋设有相对于轮胎赤道S倾斜的多根钢制增强帘线(54)。增强帘线(54)相对于轮胎赤道S的倾斜角A设定在40度至90度的范围内，在与增强帘线(54)平行的方向上增强层(52)的每50mm宽度的压缩刚性F设定在1000N至2400N的范围内。

Description

充气轮胎

技术领域

本发明的实施方式涉及胎体帘布层之间布置有增强层的充气轮胎，其中增强层中埋设有由钢制成的增强帘线。

背景技术

作为传统充气轮胎，已知例如日本特开2012-153214中公开的轮胎。

该充气轮胎具有：胎体层，其呈环状地延伸，胎体层的宽度方向两端部绕着一对胎圈芯折返，胎体层由两层或更多层的胎体帘布层构成，胎体帘布层中埋设有多根胎体帘线，胎体帘线由有机纤维形成并相对于轮胎赤道倾斜；带束层，其布置在胎体层的径向外侧；胎面，其布置在带束层的径向外侧；以及增强层，其布置在相邻的胎体帘布层之间并布置于在径向上与带束层重合的位置处。增强层由增强帘布层构成，增强帘布层中埋设有多根增强帘线，增强帘线由钢制成并相对于轮胎赤道倾斜。

发明内容

发明要解决的问题

这里，本发明人发现了如下问题：在埋设在前述增强帘布层内的增强帘线的相对于轮胎赤道的倾斜角是大于或等于40度的大的值的情况下，在行驶时会有大的压缩力反复地施加到增强帘线，结果当充气轮胎行进了长的时间时，增强帘线会弯曲，可能会发生帘线折断。这是因为，当充气轮胎接触路面并以变平坦的方式变形时，归因于带束层内的带束帘线的缩放效果(pantograph effect)，增强帘布层会经受沿周向的拉伸变形并会沿周向伸长，并且进一步地，归因于胎面部因高速行驶而径向增长，带束层和增强帘布层会沿周向伸长，归因于该伸长，增强帘布层开始以其宽度变窄的方式变形。此时，因为增强帘布层内埋设有倾斜角为上述值的钢制增强帘线，所以这些增强帘线成为支撑件，从而将增强帘布层的宽度变窄抑制到一定程度，但是另一方面，认为这是因为有沿与增强帘线平行的方向(长度方向)的压缩力反复地施加到增强帘线。注意，在转弯行驶时施加到充气轮胎的侧向力以及在行驶时因来自作用于胎面的突起的输入而施加到增强帘线的压缩力会变成甚至更大的值。

本发明的实施方式的目的是提供能够有效地抑制增强层内的增强帘线的弯曲和帘线折断的充气轮胎。

用于解决问题的方案

能够通过由如下的充气轮胎实现该目的：胎体层，其呈环状地延伸，胎体层的宽度方向两端部绕着一对胎圈芯折返，胎体层由两层或更多层的胎体帘布层构成，胎体帘布层的内部埋设有多根胎体帘线，胎体帘线由有机纤维形成并相对于轮胎赤道S倾斜；带束层，其布置在胎体层的径向外侧；胎面，其布置在带束层的径向外侧；以及增强层，其布置在相邻的胎体帘布层之间并布置于在径向上与带束层重合的位置处，增强层由至少一层增强帘布层构成，增强帘布层的内部埋设有多根增强帘线，增强帘线由钢形成并相对于轮胎赤道S倾斜，其中增强帘线相对于轮胎赤道S的倾斜角A在40度至90度的范围内，在与增强帘线平行的方向上增强层的每50mm宽度的压缩刚性F在1000N至2400N的范围内。

发明的效果

在本发明的实施方式中，增强帘线相对于轮胎赤道S的倾斜角A在40度至90度的范围内，并且在与增强帘线平行的方向上增强层的每50mm宽度的压缩刚性F大于或等于1000N。因此，即使有压缩力施加到增强帘线，使得增强层(增强帘布层)开始沿宽度方向变窄，这些增强帘线也能够有效地承受住该压缩力，从而能够有效地抑制增强帘线弯曲以及该弯曲发展成帘线折断的情形。注意，如果压缩刚性F超过2400N，则充气轮胎的耐久性和接地性降低，因此这不能被使用。

附图说明

图1是示出本发明的实施方式1的充气轮胎的子午线截面图。

图2是图1中的充气轮胎的一部分被破断的平面图。

具体实施方式

以下基于附图说明本发明的实施方式1。在图1和图2中，11是安装到机动车的用于高速行驶的充气轮胎。该充气轮胎11具有一对胎圈部13，这些胎圈部13中分别埋设有形成为环状的胎圈芯12。结果，充气轮胎11具有一对胎圈芯12。此外，充气轮胎11还具有：一对胎侧部14，其从胎圈部13朝向大致径向外侧延伸；以及胎面部15，其呈大致圆筒状并连接两胎侧部14的径向外端。此外，充气轮胎具有胎体层16，胎体层16在胎圈芯12之间呈环状地延伸并增强胎侧部14和胎面部15，该胎体层16的轮胎宽度方向两端部绕所述一对胎圈芯12从内侧朝向外侧折返。结果，胎体层16被划分成主体部16a和一对折返部16b，主体部16a位于胎圈芯12之间，一对折返部16b与主体部16a的两侧端连续并位于比胎圈芯12靠外侧的位置。

胎体层16由两层或更多层、在这里为两层胎体帘布层18、19构成。这些胎体帘布层18、19由多根胎体帘线20、21构成，胎体帘线20、21彼此平行、相对于轮胎赤道S以70度至90度(在这里，为80度)的帘线角度倾斜并由包覆橡胶覆盖。结果，胎体帘布层18、19中埋设有相对于轮胎赤道S倾斜的多根胎体帘线20、21。这里，胎体帘线20、21由尼龙、聚酯等的有机纤维(在这里，为尼龙)构成。此外，在如上所述帘线角度小于90度的情况下，这些胎体帘线20、21在相邻的胎体帘布层18、19处相对于轮胎赤道S沿相反方向倾斜。此外，可以使用通过将两种有机纤维、例如尼龙和芳香族聚酰胺的丝加捻在一起而构成的复合帘线作为胎体帘线20、21。如此，在高负荷和高温期间会显现出芳香族聚酰胺的刚性，从而即使在相对于轮胎赤道S的帘线角度大到大约90度的情况下，也能够确保高的刚性。

24是被布置成在胎面部15处重合在胎体层16的径向外侧的带束层。该带束层24由在径向上层叠的至少两层(在这里，为两层)带束帘布层25、26构成。带束帘布层25、26均由多根带束帘线27、28构成，带束帘线27、28彼此平行、由例如钢或诸如芳香族聚酰胺、尼龙等等的有机纤维(在这里，为芳香族聚酰胺)形成并由包覆橡胶覆盖。结果，带束帘布层25、26内埋设有多根带束帘线27、28。这里，带束帘线27、28相对于轮胎赤道S以10度至40度(在这里，为25度)的帘线角度倾斜，并且在带束帘布层中的至少两层带束帘布层(在这里，为两层带束帘布层25、26)处，相对于轮胎赤道S的倾斜方向是相反方向并彼此交叉。此外，布置在径向内侧的带束帘布层25的宽度形成为比布置在径向外侧的带束帘布层26的宽度略宽，带束帘布层25的宽度方向两端部在带束帘布层26的径向外侧折返。结果，带束帘布层26的宽度方向两端部被带束帘布层25的宽度方向两端部包围，从而有效地抑制了这些带束帘布层25、26的宽度方向两端部处的应变。

这里，胎体帘布层18的两端部朝向径向外侧大幅延伸，直到介于胎体帘布层19与带束层24(带束帘布层25)的宽度方向两端部之间为止。注意，在本实施方式中，胎体帘布层18的两端可以延伸到并终止在轮胎最大宽度位置附近。此外，在本实施方式中，带束帘布层25的宽度方向两端部可以与带束帘布层26大致平行地延伸，而不折返。31是由橡胶形成且布置于胎体层16和带束层24的径向外侧的胎面。胎面31的胎面表面(外周)30中央部中形成有沿轮胎周向连续延伸的一对主槽32、33，这些主槽32、33以夹着轮胎赤道S的方式形成在轮胎赤道S的两侧。结果，这些主槽32、33之间限定出中央陆部34，中央陆部34具有恒定的宽度、跨过轮胎赤道S并沿轮胎周向连续地延伸，并且进一步地，主槽32与位于一侧的胎面端35之间以及主槽33与位于另一侧的胎面端36之间分别限定出两侧陆部37、38，侧陆部37、38具有比中央陆部34宽的宽度并沿轮胎周向连续地延伸。注意，在本实施方式中，主槽可以在沿周向延伸的同时弯折成曲折状。

这里，上述两侧陆部37和38中分别形成有两个周向槽65、66和67、68，周向槽65、66和67、68沿周向连续地延伸且各自的槽宽比主槽32、33窄。周向槽65与主槽32之间形成有沿周向连续延伸的陆部69，周向槽67与主槽33之间形成有沿周向连续延伸的陆部70。另一方面，周向槽65、66之间以及周向槽67、68之间分别限定出沿周向连续延伸的陆部71、72。这些陆部69、71和70、72被分别划分成多个花纹块77、78和79、80，花纹块77、78和79、80因多个倾斜槽73、74和75、76分别形成于这些陆部69、71和70、72而在周向上间隔开，倾斜槽73、74和75、76在周向上间隔开并以在从轮胎转动方向前侧朝向转动方向后侧去的同时从轮胎赤道S朝向轮胎宽度方向外侧去的方式倾斜。

另外，沿周向连续延伸且限定在周向槽66与位于一侧的胎面端35之间的陆部83被划分成多个花纹块85，花纹块85通过多个倾斜槽84而在周向上间隔开，倾斜槽84在周向上间隔开、沿与倾斜槽73、74相同的方向倾斜且相对于轮胎赤道S倾斜槽84的倾斜角比倾斜槽73、74的倾斜角大。此外，沿周向连续延伸且限定在周向槽68与位于另一侧的胎面端36之间的陆部86被划分成多个花纹块88，花纹块88通过多个倾斜槽87而在周向上间隔开，倾斜槽87在周向上间隔开、沿与倾斜槽75、76相同的方向倾斜且相对于轮胎赤道S倾斜槽84的倾斜角比倾斜槽75、76的倾斜角大。46、47是设置在带束层24的宽度方向两端部、设置在带束层24的径向外侧的一对带束增强层，这些带束增强层46、47被布置成跨过带束层24的宽度方向两端。这些带束增强层46、47通过用包覆橡胶覆盖增强帘线48、49构成，增强帘线48、49由沿周向延伸且彼此平行的尼龙或聚酯等(在这里，为尼龙)的多根有机纤维形成。结果，这些带束增强层46、47内埋设有与轮胎赤道S平行的多根增强帘线48、49。

52是介于任意相邻的胎体帘布层之间的增强层，在这里，52是介于胎体帘布层18与胎体帘布层19之间的增强层，但是在存在三层或更多层胎体帘布层的情况下是介于任意相邻的胎体帘布层之间的增强层。该增强层52在径向上与带束层24重合，并且在这里，该增强层52在径向内侧重合的位置处布置于胎面部15。增强层52由至少一层(在这里，为一层)增强帘布层53构成，增强帘布层53通过用包覆橡胶覆盖多根增强帘线54构成，增强帘线54由钢形成且彼此平行。这里，增强帘线54相对于轮胎赤道S以在40度至90度的范围内的倾斜角A(在这里，为60度)倾斜，结果增强层52内埋设有由钢制成且相对于轮胎赤道S倾斜的多根增强帘线54。注意，当增强层52由多根增强帘布层53构成时，在相邻的两层增强帘布层53处，使增强帘线54以各自相对于赤道S的倾斜方向是相反方向的方式彼此交叉。此外，增强帘线54由被加捻的多根丝构成。此外，当以这种方式倾斜角A大于或等于40度时，如上所述会有压缩力反复地施加到增强帘线54，从而存在增强帘线54弯曲以及发生帘线折断(丝的破断)的情况。

因此，在本实施方式中，使用在与增强帘线54平行的方向上的每50mm宽度的压缩刚性(当假设与增强帘线54平行延伸的是带状体，并且该带状体的宽度为50mm时，该带状体的长度方向压缩刚性)F的值在1000N至2400N的范围内的层作为增强层52。此外，如果如上所述增强帘线54相对于轮胎赤道S的倾斜角A在40度至90度的范围内，并且在与增强帘线54平行的方向上增强层52的每50mm宽度的压缩刚性F大于或等于1000N，则如上所述归因于增强帘布层53受带束层24的变形和胎面部15的径向增长的影响，增强帘布层53开始在宽度方向上变窄，即使有压缩力施加到增强帘线54，增强帘线54也能够有效地承受住该压缩力，从而如将稍后说明的，能够有效地抑制增强帘线54弯曲以及该弯曲发展成帘线折断的情形。此外，如果使用抗弯刚性D在230N·m²至300N·m²的范围内的帘线作为增强帘线54，并且进一步地，增强帘线54以每50mm宽度的增强层52(增强帘布层53)植入40根至80根的植入根数U进行植入，则如将稍后说明的，能够将增强层52的每50mm宽度的压缩刚性F的值容易地维持在1000N至2400N的范围内。此外，当相对于轮胎赤道S的倾斜角A大于或等于55度时，诸如上述的帘线折断会频繁地发生，因此这在增强帘线54的倾斜角A大于或等于55度的增强层52处是特别有效的。

这里，按如下方法确定压缩刚性F的值。即，分别形成含增强帘线样品和橡胶样品，其中增强帘线样品在直径为25mm、高度为25mm的实心圆柱橡胶的中心轴上埋设有长度为25mm的一根增强帘线，橡胶样品仅具有不埋设上述增强帘线的橡胶。接下来，在室温下使各样品在高度方向上压缩1mm，测量此时所需的压缩力。此外，使用通过用含增强帘线样品处的压缩力减去橡胶样品处的压缩力而得到的值作为一根增强帘线的压缩刚性。接下来，假设将40根至80根增强帘线中的任意根数(例如，30根)平行地布置在宽度为50mm的空间中，确定在这种情况下的总压缩刚性。具体地，通过用上述任意根数(例如，30根)乘以上述确定的一根增强帘线的压缩刚性，使用结果作为在与增强帘线54平行的方向上的每50mm宽度的压缩刚性F的值。然而，如果增强帘线54的抗弯刚性D超过300N·m²，或者每50mm宽度的增强帘线54的植入根数超过80根，则存在压缩刚性F超过2400N的情况。如果以这种方式压缩刚性F的值超过2400N，则相邻增强帘线54之间的包覆橡胶厚度小，包覆橡胶可能破断，并且充气轮胎11的耐久性降低，或者增强层52的抗弯刚性高，在行驶时胎面部15的接地变形少，并且充气轮胎11的操纵稳定性降低，因此这不能被使用。注意，能够通过公知的由下式1示出的帘线抗弯刚性的简单模型计算公式确定帘线的上述抗弯刚性D(N·m²)。

[式1]

在该公式中，N是丝的根数，α是丝的加捻角度，E是丝的纵弹性系数，G是丝的横弹性系数，I是截面二次矩，Ip是截面二次极矩，d是丝的直径，μf是丝的泊松比。

这里，在如上所述增强帘线通过使多根丝加捻而成的情况下，优选的是，丝的加捻节距Q在如下值V的1.3倍至10.0倍(在这里，为3.0倍)的范围内：通过用构成增强帘线54的丝的根数乘以丝直径而得到值V。这是因为，如果使上述Q/V的值在诸如上述范围内，则增强帘线54会起到压缩弹簧的作用，因此即使有大的压缩力反复地施加到增强帘线54，也能够强地抑制这些增强帘线的弯曲和折断。此外，在本实施方式中，如上所述，胎面31的胎面表面30被多个槽(主槽32、33、周向槽65、66、67、68、倾斜槽73、74、75、76、84、87)划分成多个陆部(中央陆部34和花纹块77、78、79、80、85、88)。然而，当将这些陆部分组成内侧陆部57和一对外侧陆部58、59，其中内侧陆部57位于在径向上与增强层52重叠的位置处(位于增强层52的宽度方向一端52a与宽度方向另一端52b之间)，一对外侧陆部58、59位于比增强层52靠轮胎宽度方向两外侧的位置处(分别位于增强层52的宽度方向一端52a与胎面端35之间以及增强层52的宽度方向另一端52a与胎面端36之间)时，内侧陆部57的任意区域处的轮胎宽度方向长度均比外侧陆部58、59处的轮胎宽度方向最大长度小。

例如，在本实施方式中，形成外侧陆部58、59的陆部仅是花纹块85、88，因此这些花纹块85、88的宽度方向长度是外侧陆部58、59处的陆部的轮胎宽度方向最大长度J。另一方面，中央陆部34和花纹块77、78、79、80形成在内侧陆部的范围内，并且这些中央陆部34和花纹块77、78、79、80的轮胎宽度方向长度K是相同的值，结果该轮胎宽度方向长度K是内侧陆部57处的陆部的轮胎宽度方向长度的最大值。此外，在本实施方式中，使轮胎宽度方向最大长度K比前述轮胎宽度方向最大长度J小。如果以这种方式还使内侧陆部57的任意区域处的轮胎宽度方向长度均比外侧陆部58、59处的轮胎宽度方向最大长度J小，则能够在确保排水性和抓地力的同时有效地抑制内侧陆部57的破损。

其原因在于，如果充气轮胎11如上所述地构成，则在内侧陆部57处，沿周向延伸的槽的数量大，从而容易确保排水性，另一方面，在外侧陆部58、59处，归因于陆部的轮胎宽度方向长度长，刚性是高的，从而能够容易确保抓地力。然而，如果内侧陆部57处的陆部的轮胎宽度方向长度短，则因外力的变形量大，并且容易在该陆部处发生诸如碎裂等的破损。然而，因为增强层52被布置成与该内侧陆部57重叠，所以支撑陆部的根基是强的，从而能够有效地抑制陆部的前述破损。

[实施例1]

接下来说明实验例1。在该实验中，制备比较轮胎1、比较轮胎2、比较轮胎3、实施轮胎1、实施轮胎2、实施轮胎3、实施轮胎4、比较轮胎4、比较轮胎5和比较轮胎6，其中比较轮胎1设置有压缩刚性F为754N的增强层，比较轮胎2设置有压缩刚性F为803N的增强层，比较轮胎3设置有压缩刚性F为947N的增强层，实施轮胎1设置有压缩刚性F为993N的增强层，实施轮胎2设置有压缩刚性F为1224N的增强层，实施轮胎3设置有压缩刚性F为1811N的增强层，实施轮胎4设置有压缩刚性F为2407N的增强层，比较轮胎4设置有压缩刚性F为2451N的增强层，比较轮胎5设置有压缩刚性F为2510N的增强层，比较轮胎6设置有压缩刚性F为2558N的增强层。

这里，上述各轮胎的尺寸均为245/45R18，上述各轮胎的结构均与实施方式1所述的轮胎的结构同样。然后，将上述各轮胎安装到9J轮辋并填充210kPa的内压，随后使上述各轮胎在外倾角为0度、偏行角为1度的条件下在承载1kN的负载的同时于鼓的外周以300km/h的速度行驶，并且在该行驶期间，对上述各轮胎施加输入10个周期的负载为9kN、时长为1秒的脉冲。随后，解剖各轮胎，测量增强帘线的帘线折断部位数量，其结果(帘线折断)示出在表1中，其中以实施轮胎2作为指数100。这里，数值越小表示帘线折断部位越少并且越优异。

[表1]

接下来，在上述各轮胎被填充210kPa的内压之后，将轮胎安装到2000cc排量的乘用车，并且在乘坐有一名乘员的状态下在试验跑道上进行驾驶，通过试验驾驶员的感觉来评价操纵稳定性。其结果示出在表1中，并且数值越大，操纵稳定性越佳。接下来，在上述各轮胎被填充210kPa的内压之后，使轮胎在外倾角为0度、偏行角为1度的条件下在承载8kN的负载的同时以从250km/h的速度起每10分钟增加10km/h的速度于鼓的外周行驶，并且确定当轮胎的增强层处发生故障时的速度。其结果(耐久性)示出在表1中，其中以实施轮胎2作为指数100。这里，数值越大，耐久性越佳。

接下来，说明实验例2。在该实验中，制备实施轮胎5、实施轮胎6、实施轮胎7、实施轮胎2(通过用加捻节距Q除以值V而得到的Q/V的值为3.0)、实施轮胎8、实施轮胎9和实施轮胎10，其中除了Q/V的值为1.1以外实施轮胎5与实施轮胎2相同，除了Q/V的值为1.2以外实施轮胎6与实施轮胎2相同，除了Q/V的值为1.3以外实施轮胎7与实施轮胎2相同，除了Q/V的值为10.0以外实施轮胎8与实施轮胎2相同，除了Q/V的值为10.3以外实施轮胎9与实施轮胎2相同，除了Q/V的值为12.0以外实施轮胎10与实施轮胎2相同。接下来，在与上述帘线折断试验同样的条件下执行帘线折断试验。随后，解剖各轮胎，测量增强帘线的折断部位数量，其结果(帘线折断)以与表1相同的方式示出在表2中，其中以实施轮胎2作为指数100。这里，数值越小，表示帘线折断部位越少，并且数值越小越优异。

[表2]

产业上的可利用性

本发明的实施方式能够适用于充气轮胎的胎体帘布层之间布置了埋设有由钢制成的增强帘线的增强层的产业领域。

通过引用将递交于2015年5月21日的日本专利申请2015-103482号公报的公开的全部内容并入本说明书。

通过引用包含于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表示通过引用而包含的单个文献、专利申请或技术标准程度相同。

Claims (5)

1.一种充气轮胎，其包括：胎体层，其呈环状地延伸，所述胎体层的宽度方向两端部绕着一对胎圈芯折返，所述胎体层由两层或更多层的胎体帘布层构成，所述胎体帘布层的内部埋设有多根胎体帘线，所述胎体帘线由有机纤维形成并相对于轮胎赤道S倾斜；带束层，其布置在所述胎体层的径向外侧；胎面，其布置在所述带束层的径向外侧；以及增强层，其布置在相邻的胎体帘布层之间并布置于在径向上与所述带束层重合的位置处，所述增强层由至少一层增强帘布层构成，所述增强帘布层的内部埋设有多根增强帘线，所述增强帘线由钢形成并相对于轮胎赤道S倾斜，

其中，所述增强帘线相对于轮胎赤道S的倾斜角A在40度至90度的范围内，在与所述增强帘线平行的方向上所述增强层的每50mm宽度的压缩刚性F在1000N至2400N的范围内。

2.根据权利要求1所述的充气轮胎，其中，所述胎面的胎面表面被槽划分成多个陆部，位于在径向上与所述增强层重叠的位置处的内侧陆部的轮胎宽度方向长度小于位于比所述增强层靠轮胎宽度方向两外侧处的外侧陆部的轮胎宽度方向最大长度。

3.根据权利要求1或2所述的充气轮胎，其中，所述增强帘线通过使多根丝加捻而成，所述丝的加捻节距Q在如下值V的1.3倍至10.0倍的范围内：通过用于构成所述增强帘线的丝的根数乘以丝直径而得到值V。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的充气轮胎，其中，使用抗弯刚性D在230N·m²至300N·m²的范围内的帘线作为所述增强帘线，在每50mm宽度的所述增强层中植入40根至80根所述增强帘线。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的充气轮胎，其中，所述增强帘线相对于轮胎赤道S的倾斜角A大于或等于55度。