CN107614293A - 重载用充气子午线轮胎 - Google Patents

Abstract

轮胎10设置有胎体14以及设置在胎体14的外周侧的金属线胎圈包布22。在胎体14与金属线胎圈包布22之间设置弹性模量低于胎体14中包括的包覆橡胶和/或金属线胎圈包布22中包括的包覆橡胶的弹性模量的补强橡胶层24。在设置补强橡胶层24的区域中，胎圈芯12相对于从胎圈芯12的中心12c沿轮胎径向向内延伸的直线围绕中心12c朝轮胎宽度方向外侧旋转的角度θ落入‑45°至90°的范围的至少一部分内，该直线与轮胎宽度方向正交并且与金属线胎圈包布22相交。

Description

重载用充气子午线轮胎

技术领域

本发明涉及一种特别适合作为施工车辆轮胎的重载用充气子午线轮胎。

背景技术

为了防止轮胎滚动时轮辋和轮胎之间的滑动并且保持轮辋和轮胎之间的气密性，用于施工车辆等的重载用充气子午线轮胎需要使得轮胎的胎圈基部相对于轮辋的胎圈板部获得充分的紧固余量。

与带内胎的轮胎不同，对于无内胎的轮胎特别重要的是以将轮胎内的气压尽可能长地保持在通过充气所设置的初始压力下的方式来保持气密性，以期轮辋与胎圈部之间的气密效果。

引用列表

专利文献

专利文献1：特开2000-233613号公报

专利文献2：特开2001-206027号公报

发明内容

技术问题

当设置有充分的紧固余量的重载用充气子午线轮胎安装到轮辋上时，胎圈基部的直径增大，即，对应于胎圈基部的橡胶胎圈包布受到明显的压缩(由于橡胶不可压缩)。此时，形成橡胶胎圈包布的大部分橡胶在胎踵部和胎趾部的方向上进行流动变形。

特别地，在胎踵部，橡胶的流动变形受到轮辋凸缘的限制，因此对应的橡胶部在轮胎径向上朝外侧进行流动变形。由于与橡胶胎圈包布的胎圈芯侧相邻的补强帘线层(例如，金属线胎圈包布)限制了橡胶胎圈包布的流动变形，因此在橡胶胎圈包布中出现剪切应变。

随着轮胎滚动时负荷的增大，胎体在径向上的移动增大，且橡胶胎圈包布的流动变形增大，导致剪切应变增大。在与橡胶胎圈包布的剪切应变变为最大的胎踵部对应的区域中，这倾向于在橡胶胎圈包布与金属线胎圈包布之间的界面处导致分离破坏。

考虑到上述问题，做出了本发明，并且本发明的目的是提供能够通过使胎圈部获得充分的紧固余量来防止滑动并且防止在胎踵部处发生橡胶胎圈包布与金属线胎圈包布之间分离的重载用充气子午线轮胎。

技术方案

为了解决上述问题，根据本发明的一个方面的重载用充气子午线轮胎包括在胎圈芯处折叠的胎体以及设置在胎体的外周并且围绕胎圈芯折叠的金属线胎圈包布。在胎体与金属线胎圈包布之间设置弹性模量低于形成胎体的包覆橡胶和形成金属线胎圈包布的包覆橡胶中的至少一个的补强橡胶层。设置补强橡胶层的区域为与相对于从胎圈芯中心沿轮胎径向向内延伸的直线围绕胎圈芯中心朝轮胎宽度方向外侧的旋转角度在-45°至90°的范围的至少一部分对应的区域，该直线与轮胎宽度方向正交地相交并且与金属线胎圈包布相交。

本发明的有益效果

本发明的以上方面提供了可以通过使得胎圈部获得充分的紧固余量防止滑动并且防止在胎踵部处发生轮胎胎圈包布与金属线胎圈包布之间分离的重载用充气子午线轮胎。

附图说明

图1为根据第一实施方式的重载用充气子午线轮胎在轮胎宽度方向的截面中的胎圈部的局部放大的剖视图，该截面穿过轮胎的中心轴线。

图2为示出实验例1的实验结果的说明图。

图3为示出分析计算结果的图表。

图4为根据第二实施方式的重载用充气子午线轮胎在轮胎宽度方向的截面中的胎圈部的局部放大的剖视图，该截面穿过轮胎的中心轴线。

图5为图4的主要部件的放大视图。

图6为示出实验例1的实验结果的说明图。

具体实施方式

在下文，将参照附图来描述本发明的实施方式。在下面的描述中，相同或类似的部件通过相同或类似的附图标记表示，并且适当省略它们的详细说明。

另外，以下实施方式是用于体现本发明的技术思想的实例，并且本发明的实施方式在下面没有指定组成部件的材料、形状、结构和布置等。在不背离主旨的情况下，可以进行各种修改来实现本发明的实施方式。此外，在实施方式中，在没有规定条件的情况下的数值是将轮辋装配到标准轮辋并且内压为50kPa的空载状态下的数值。

[第一实施方式]

首先描述第一实施方式。图1是根据第一实施方式的重载用充气子午线轮胎在轮胎宽度方向上的截面中的胎圈部的局部放大的剖视图，该截面穿过轮胎的中心轴线。

根据第一实施方式的重载用充气子午线轮胎10包括在胎圈芯12处折叠的胎体(胎体帘布层)14。在第一实施方式中，胎体14的折叠部分14r的高度达到了轮胎的径向的截面高度的40％～60％。

此外，重载用充气子午线轮胎10包括设置在胎体14的轮胎径向外侧的至少两层带束层(未示出)以及设置在带束层的轮胎径向外侧的胎面橡胶层(未示出)。

胎圈部16包括胎趾部18、胎踵部20以及由设置在胎体14的外周的钢帘线补强层形成的金属线胎圈包布22。金属线胎圈包布22围绕胎圈芯12折叠。用作形成金属线胎圈包布22的包覆橡胶的橡胶类型与用于后面描述的橡胶胎圈包布26的橡胶类型相同。

另外，重载用充气子午线轮胎10在胎体14与金属线胎圈包布22之间包括补强橡胶层24。补强橡胶层24的弹性模量低于形成胎体14的包覆橡胶和形成金属线胎圈包布22的包覆橡胶中的至少一个的弹性模量。

在第一实施方式中，用于补强橡胶层24的橡胶类型与内衬层的橡胶类型相同，并且伸长率为300％时的弹性模量为8MPa～14MPa。内衬层和补强橡胶层24的“伸长率为300％时的弹性模量”是符合DIN标准的测量值，其是通过对测试试样以100(毫米/分钟)的拉伸速度进行拉伸试验得到的伸长率为300％时的拉伸弹性模量，其中测试试样是通过对橡胶材料以约0.5mm的厚度进行切片并且通过使用符合DIN标准的叶片模具冲压切片件而得到的。

除了端部之外，补强橡胶层24的厚度t被设置为0.5mm或更多。注意，补强橡胶层24的端部24e和24i中的每一个的范围都对应于距离补强橡胶层24的端面10mm的范围。

设置补强橡胶层24的区域为与从胎圈芯12的中心12c的正下方的金属线胎圈包布下部22b朝轮胎外侧E(朝向轮辋凸缘RF)围绕中心12c的旋转角度θ为-120°至120°的范围对应的整个区域。换言之，设置补强橡胶层24的区域为与相对于从胎圈芯12的中心12c延伸的直线朝轮胎宽度方向外侧围绕胎圈芯12的中心12c的旋转角度θ为-120°至120°的范围对应的整个区域，其中该直线与轮胎宽度方向成直角相交，朝轮胎径向内侧延伸并且与金属线胎圈包布22相交。此范围根据胎圈芯12的尺寸、轮胎的尺寸等设置。注意，该范围可以是形成-45°至90°的范围的至少一部分的区域。

在这种情况下，连接胎圈芯12的中心12c与金属线胎圈包布下部22b的直线与轮胎轴向方向C(穿过轮胎中心的直线)正交。另外，0°表示金属线胎圈包布下部22b的位置。因此，从金属线胎圈包布下部22b到轮胎内部I围绕中心12c的旋转角度θ用负数表示。

第一实施方式可以实现胎踵部20的橡胶胎圈包布26与金属线胎圈包布22之间的界面附近的、在传统结构中引起问题的剪切应变的减小。这可以有效地防止橡胶胎圈包布26与金属线胎圈包布22之间的分离破坏(轮胎失效)的发生。将旋转角度θ的范围设置为小于上述范围的范围倾向于难以有效地防止轮胎失效的发生。

设置补强橡胶层24的区域优选为旋转角度θ为-150°至150°的范围的至少一部分的区域，并且优选包括从-120°至120°的整个区域。这可以进一步有效地防止轮胎失效的发生。注意，当上述区域被设置为旋转角度θ为-45°至90°的上述范围的至少一部分的区域时，考虑到进一步有效地防止轮胎失效的发生，该区域优选包括从45°至80°的整个区域。

在金属线胎圈包布22的外周上设置由伸长率为300％时的弹性模量为8MPa至14MPa的橡胶材料(即，与用于内衬层的橡胶类型相同)制成的外侧补强层28。

除了端部之外，外侧补强层28的厚度被设置为1.0mm或更大。此外，外侧补强层28与胎圈基部30间隔为1mm或更大。注意，外侧补强层28的端部28e和28i的每一个范围都位于距离端面10mm的范围内。

在金属线胎圈包布22与胎圈基部30之间设置伸长率为300％时的弹性模量为9MPa至15MPa的橡胶胎圈包布26。在这种情况下，橡胶胎圈包布26的“伸长率为300％时的弹性模量”为依照JIS K6301测得的室温下(25℃)下伸长率为300％时的拉伸弹性模量(M300)。

(作用及效果)

下面将描述第一实施方式的作用及效果。如图1所示，与常规结构不同，在第一实施方式中，在胎体14与金属线胎圈包布22之间设置补强橡胶层24，其遍及与围绕胎圈芯12的中心12c的旋转角度θ为-120°至120°的范围对应的整个区域。与现有技术相比，这可以有效地减小行驶时胎踵部20的橡胶胎圈包布26与金属线胎圈包布22之间的界面附近的剪切应变。因此，可以通过使胎圈部16获得充分的紧固余量来防止轮辋滑动并且有效地防止胎踵部20的橡胶胎圈包布26与金属线胎圈包布22之间分离的发生。

假设在这种情况下，“正常轮辋”表示根据轮胎的尺寸通过下述标准限定的标准轮辋。还假设“正常内压”表示对应于具有下述标准中记载的适用尺寸的单个轮胎的最大载荷承载能力的气压。此外，假设“正常载荷”表示具有下述标准中的适用尺寸的单个轮胎的最大载荷(最大载荷承载能力)。这种情况下的标准为制造或使用轮胎的区域中有效的行业标准，例如包括在日本通过JATMA(日本机动车辆轮胎制造者协会)出版的“JATMA年鉴”、在美国通过轮胎和轮辋协会出版的“年鉴”以及在欧洲通过欧洲轮胎和轮辋技术组织出版的“标准手册”。注意，在本说明书中，下面的描述等是考虑这些标准进行的。

此外，胎体14的折叠部14r的高度达到了轮胎的径向的截面高度的40％～60％。这可以进一步有效地防止胎体14的移除。

在金属线胎圈包布22的外周上设置由伸长率为300％时的弹性模量为8MPa至14MPa的橡胶材料(即，与用于内衬层的橡胶类型相同)制成的外侧补强层28。这种结构从外侧补强层28获得了缓冲效果，并且还可以进一步有效地防止橡胶胎圈包布26与金属线胎圈包布22之间分离破坏的发生。

除了端部28e和28i之外，外侧补强层28的厚度被设置为至少1.0mm。这样可以容易地得到来自外侧补强层28充分的效果。

另外，外侧补强层28与胎圈基部30间隔至少1mm。这样容易增强通过设置外侧补强层28得到的效果。

注意，有机纤维帘线可以设置在外侧补强层28中。这可以有效地增大外侧补强层28的强度，而不增大外侧补强层28的厚度。另外，通过在金属线胎圈包布与外侧补强层28之间设置有机纤维帘线可以得到相同的效果。

此外，为了充分减小重载用充气子午线轮胎10的重量，在安装到轮辋上时得到的胎圈部16的压缩比优选设置为0.3以上。在这种情况下，如图1所示，胎圈部16的压缩比是相对于穿过胎圈芯12的中心12c的垂直线L(轮胎径向线段)上比胎圈芯12更靠近轮胎径向内侧LG的整个橡胶部的橡胶厚度来定义。更具体地，压缩比被定义为通过轮辋基部RB(倾斜的胎圈板部)压缩/变形之后的橡胶部的橡胶厚度与通过轮辋基部RB压缩/变形之前的橡胶部的橡胶厚度之比。即，压缩比被定义为压缩/变形之后的橡胶厚度除以压缩/变形之前的橡胶厚度得到的值。假设橡胶厚度为组成构件的厚度减去帘线直径得到的厚度。例如，当补强帘线在胎体14上设置为一层的形式时，胎体14的橡胶厚度为胎体14的厚度减去单个帘线的直径得到的值。当补强帘线在金属线胎圈包布22上设置为一层的形式时，金属线胎圈包布22的橡胶厚度为金属线胎圈包布22的厚度减去单个帘线的直径得到的值。

试验例1

本发明的发明人通过使用作为根据第一实施方式的重载用充气子午线轮胎10的实例的实施例轮胎(下文称为“实施例1”)和现有技术轮胎(下文称为现有技术1)进行了用于性能评价的试验。根据实施例1，在从轮辋凸缘RF上的金属线胎圈包布端部22e到胎圈芯12的中心12c正下方的位置的区域中设置作为补强橡胶层的、宽度t为100mm且厚度为1.65mm的片状构件(对应于大约一个片)。现有技术1没有这样的补强橡胶层。

在该试验例中，实施例1与现有技术1各自安装到正常轮辋上，并且测量滚动时胎踵部20的橡胶胎圈包布26与金属线胎圈包布22之间的界面附近的剪切应变，将测得的值转化为评估指标，从而进行性能评价。

下面是试验条件：

轮胎尺寸：59/80R63VRF

轮辋尺寸：44.00/5.0

内压：600kPa

载荷：100.0吨

图2示出了测量结果及评价结果。图2中示出的评价指标包括作为有关现有技术1的评价指标的100，并且将有关实施例1的评价指标写成对应于有关现有技术1的评价指标的相对值。指标越小表示结果越好。

如图2所示，有关实施例1的指标为87，其比现有技术1的结果好得多。因此，发现将厚度为1.65mm的补强橡胶层24夹在胎体14与金属线胎圈包布22之间可以缓冲由胎体14的拉伸力的变化造成的金属线胎圈包布22的移动，并且大大减小了橡胶胎圈包布26与金属线胎圈包布22之间的分离破坏的发生。

[分析计算实施例]

本发明的发明人还通过对作为根据第一实施方式的重载用充气子午线轮胎10的实例的实施方式轮胎(下文称为实施例2)和现有技术轮胎(下文称为现有技术2)进行分析计算而进行了性能评价。

根据实施例2，在胎体14与金属线胎圈包布22之间设置与内衬层为同一橡胶类型的补强橡胶层作为补强橡胶层24。在从轮辋凸缘RF上的金属线胎圈包布端部22e到胎圈芯12的中心12c正下方的位置的区域中设置作为补强橡胶层的、厚度为1.65mm的片状构件(对应于大约一个片)。现有技术2没有这样的补强橡胶层。

图3示出了分析计算结果。参见图3，横坐标表示沿着金属线胎圈包布22从金属线胎圈包布下部22b朝向轮辋凸缘RF的长度的外周长度，纵坐标表示金属线胎圈包布22中帘线方向上的剪切应变，其中金属线胎圈包布下部22b为原点。

由图3清楚的是，结果反映出当金属线胎圈包布22的外周长度落入10mm至90mm的范围内时，与现有技术2相比，实施例2明确地表现出金属线胎圈包布中帘线方向上更小的剪切应变。

在这种情况下，当外周长度为10mm时，旋转角度θ为5°；当外周长度为30mm时，旋转角度θ为30°；当外周长度为50mm时，旋转角度θ为60°；当外周长度为70mm时，旋转角度θ为80°；当外周长度为90mm时，旋转角度θ为100°。

因此，外周长度在10mm至90mm范围内的所有区域都对应于旋转角度θ在5°至100°范围内的所有区域。另外，即使轮胎尺寸不同于本分析计算实施例中的尺寸(59/80R63VRF)，设置对应尺寸的补强橡胶层也可以在旋转角度θ在5°至100°的范围内获得与本分析计算实施例中类似的结果。

[第二实施方式]

接下来将描述第二实施方式。图4为根据第二实施方式的重载用充气子午线轮胎在轮胎宽度方向上的截面中的胎圈部的局部放大的剖视图，该截面穿过轮胎的中心轴线。图5为图4的主要部件的放大视图。

根据第二实施方式的重载用充气子午线轮胎40被构造为，与根据第一实施方式的重载用充气子午线轮胎10相比，增大了安装到正常轮辋R上时胎踵部50处的紧固余量。这种结构将参照图4和图5来详细描述。

点A为轮胎40装配到轮辋R上时从胎圈芯12的中心12c正交于轮辋基部RB绘制的垂直线LA与轮辋基部RB之间的交点。另外，点B是轮胎40没有装配到轮辋R上时垂直线LA与胎圈基部48之间的交点。此外，点H为轮辋凸缘RF与轮辋基部RB之间的交点。点D为线段AH按7:3的比例分割的点。点J为线段AD上的任意点。点F为穿过点J正交于轮辋基部RB延伸的直线LJ与胎圈基部48之间的交点。

令X为线段AB的长度，Y为线段JF的长度，在线段AD的整个范围中Y为X的90％以上，即Y和X满足下述表示的关系：

Y≥0.9X

注意，例如X为8.68mm，例如Y在8.35mm至8.68mm的范围内。

如上所述，与现有技术相比，第二实施方式采用的轮胎结构增大了胎踵部50附近的紧固余量，而不是单单增大胎圈基部48相对于轮辋基部RB的紧固余量。在第二实施方式中这最终有效地增大了胎圈基部48与轮辋基部RB之间的装配力。即，除了第一实施方式得到的效果之外，第二实施方式还提供了防止轮辋滑动现象以及防止漏气的发生的效果。

[试验例2]

本发明的发明人还通过使用作为根据第二实施方式的重载用充气子午线轮胎40的实例的实施例轮胎(下文称为实施例3)和现有技术轮胎(下文称为现有技术3)进行了用于性能评价的试验。在实施例3中，图5中的长度X和Y分别被设置为8.68mm和8.35mm。

在本试验例中，实施例3和现有技术3各自安装到正常轮辋上，并且在点D的位置处测量胎圈基部48相对于轮辋基部RB的紧固余量，并将其转化为评价指标，从而进行性能评价。试验条件(轮胎尺寸、轮辋尺寸、内压及载荷)与试验例1中的相同。

图6示出了测量结果及评价结果。实施例3中在点D的位置处的胎圈基部48相对于轮辋基部RB的紧固余量为8.35mm，现有技术3中在点D的位置处的胎圈基部48相对于轮辋基部RB的紧固余量为3.20mm。

关于图6中的评价指标，有关现有技术3的评价指标为100，并且有关实施例3的评价指标为相对于有关现有技术3的评价指标的值。指标值越大表示结果越好。如图6所示，有关实施例3的指标为111，其比现有技术3的大得多。因此，发现像实施例3中那样增大胎踵部附近的紧固余量大大提高了胎圈基部与轮辋基部之间的装配力。

应注意到，本申请要求于2015年5月20日提交的日本专利申请第2015-102517号的优先权，该申请的全部内容通过引用并入本文。

工业实用性

本发明的方面提供了可以通过使胎圈部获得充分的紧固余量来防止滑动并且防止胎踵部处橡胶胎圈包布与金属线胎圈包布之间分离的发生的重载用充气子午线轮胎。

附图标记列表

10 重载用充气子午线轮胎

12 胎圈芯

14 胎体

14r 折叠部

16 胎圈部

22 金属线胎圈包布

22b 金属线胎圈包布下部

24 补强橡胶层

24e 端部

24i 端部

28 外侧补强层

30 胎圈基部

40 重载用充气子午线轮胎

48 胎圈基部

50 胎踵部

LA 垂直线

LE 直线

R 正常轮辋

RB 轮辋基部

RF 轮辋凸缘

Claims (6)

1.一种重载用充气子午线轮胎，其包括：

在胎圈芯处折叠的胎体；以及

设置在胎体的外周并且围绕胎圈芯折叠的金属线胎圈包布，

其中，弹性模量低于形成胎体的包覆橡胶和形成金属线胎圈包布的包覆橡胶中的至少一个的补强橡胶层被设置在胎体与金属线胎圈包布之间，并且

设置补强橡胶层的区域为与相对于从胎圈芯中心沿轮胎径向向内延伸的直线围绕胎圈芯的中心朝轮胎宽度方外侧的旋转角度为-45°至90°的范围的至少一部分对应的区域，所述直线与轮胎宽度方向正交地相交并且与金属线胎圈包布相交。

2.根据权利要求1所述的重载用充气子午线轮胎，其中，旋转角度覆盖对应于45°至80°范围的整个区域。

3.根据权利要求1或2所述的重载用充气子午线轮胎，其中，补强橡胶层包括伸长率为300％时的弹性模量在8MPa至14MPa的范围内的橡胶构件，并且

除了端部之外，补强橡胶层的厚度被设置为至少0.5mm或更大。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的重载用充气子午线轮胎，其中，在金属线胎圈包布的外周设置由伸长率为300％时的弹性模量在8MPa至14MPa的范围内的橡胶材料形成的外侧补强层，

除了端部之外，外侧补强层的厚度被设置为至少1.0mm或更大，并且

外侧补强层与胎圈基部间隔至少1mm或更大。

5.根据权利要求4所述的重载用充气子午线轮胎，其中，有机纤维帘线被设置在外侧补强层内或被设置在金属线胎圈包布与外侧补强层之间。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的重载用充气子午线轮胎，其中，

令点A为轮胎装配到轮辋上时从胎圈芯的中心正交于轮辋基部绘制的垂直线与轮辋基部之间的交点，

点B为轮胎没有装配到轮辋上时垂直线与胎圈基部之间的交点，

点H为轮辋凸缘与轮辋基部之间的交点，

点D为线段AH按7:3的分割点，

点J为线段AD上的任意点，

点F为穿过点J正交于轮辋基部延伸的直线与胎圈基部之间的交点，

X为线段AB的长度，并且

Y为线段JF的长度，

在线段AD的整个范围都满足Y≥0.9X表示的关系。