CN109109572B - 缺气保用轮胎以及用于制造缺气保用轮胎的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及缺气保用轮胎以及用于制造缺气保用轮胎的方法。该缺气保用轮胎(1)包括：胎体(6)，该胎体由胎体帘布层片(6A)形成，所述胎体帘布层片以环形方式在一对胎圈部(4)之间延伸；以及侧部加强橡胶层(9)，该侧部加强橡胶层在各个侧壁部处具有布置在所述胎体的内侧的大致新月形截面形状。在所述胎体帘布层片(6A)中布置有钢帘线(60)，每根钢帘线均包括1至4根细丝(61)，所述细丝的股径在从0.25至0.30mm的范围内，并且每根钢帘线(60)的外径(D)不小于0.62mm。

Description

缺气保用轮胎以及用于制造缺气保用轮胎的方法
技术领域
本发明涉及即使在爆胎的状态下也能够行驶的缺气保用轮胎及其制造方法。
背景技术
通常，已知这样一种缺气保用轮胎，在该缺气保用轮胎中，具有大致新月形的截面形状的侧部加强橡胶层在各个侧壁部处布置在胎体的内侧。
例如，日本专利特开4720121号公报(专利文献1)公开了这样一种缺气保用轮胎，在该缺气保用轮胎中，胎体帘布层片由钢帘线制成以抑制帘线产生热并且提高缺气行驶过程中的耐久性。
以上描述的侧部加强橡胶层致使缺气保用轮胎的重量增加，因此使燃料效率降低。即使对于专利文献1中公开的缺气保用轮胎而言，也期望通过减少重量而提高燃料效率。
发明内容
鉴于以上作出了本发明，并且本发明的主要目的是提供一种能够通过减少重量而提高燃料效率的缺气保用轮胎。
在本发明的一个方面中，缺气保用轮胎包括：胎体，该胎体由胎体帘布层片形成，所述胎体帘布层片以环形方式在一对胎圈部之间延伸；以及侧部加强橡胶层，该侧部加强橡胶层在各个侧壁部处具有布置在所述胎体的内侧的大致新月形截面形状，其中，在所述胎体帘布层片中布置有钢帘线，每根钢帘线均包括1至4根细丝，所述细丝的股径(stranddiameter)在从0.25至0.30mm的范围内，并且每根钢帘线的外径D不小于0.62mm。
在本发明的另一方面中，优选地，每根钢帘线的抗弯刚度不大于15gf·cm。
在本发明的另一方面中，优选地，每根钢帘线的压缩刚度不小于100N/mm。
在本发明的另一方面中，优选地，所述钢帘线的每根细丝以波状形式成形。
在本发明的另一方面中，优选地，每根钢帘线中的橡胶渗透率不小于60％。
在本发明的另一方面中，优选地，每根钢帘线在加载有50N载荷时的初始延伸率不大于0.5％。
在本发明的另一方面中，优选地，所述侧部加强橡胶层的最大厚度T不大于8.0mm。
在本发明的另一方面中，优选地，所述最大厚度T与所述外径D的比率T/D不大于12.9。
在本发明的另一方面中，一种用于制造缺气保用轮胎的方法，该方法包括：生轮胎形成步骤，其中通过将包括未硫化的侧部加强橡胶层以及未硫化的胎体帘布层片的未硫化的轮胎部件依次施加到刚性芯的外表面上而形成生轮胎；以及硫化步骤，其中将所述生轮胎与所述刚性芯一起引入到硫化模具中并且使所述生轮胎硫化成型。
附图说明
图1是标准状态下根据本实施方式的穿过缺气保用轮胎的旋转轴线的轮胎子午截面。
图2是布置在图1的缺气保用轮胎的胎体帘布层片中的钢帘线的剖视图。
图3是示出测量图2的钢帘线的抗弯刚度的方式的图。
图4是细丝在扭结之前的侧视图。
图5是示出制造图1的缺气保用轮胎的方法的步骤的流程图。
具体实施方式
现在将结合附图描述本发明的实施方式。
图1是标准状态下根据本实施方式的穿过缺气保用轮胎1的旋转轴线的轮胎子午截面。
“标准状态”是轮胎安装在标准轮辋上，充气至标准压力并且不承载任何轮胎载荷的状态。下文中，轮辋的各部分的尺寸等是在标准状态下测量的值，除非另有说明。
“标准轮辋”是依照包括在轮胎依据的标准化系统(例如，日本轮胎协会中的“正常轮辋”、美国轮胎轮辋协会中的“设计轮辋”以及欧洲轮胎轮辋技术组织中的“测量轮辋”)中的标准而针对相关轮胎指定的轮辋。
“标准压力”是依照包括在轮胎依据的标准化系统(例如，日本轮胎协会中的“最大空气压力”、美国轮胎轮辋协会中的“各种冷充气压力下的轮辋载荷限制”表中列出的最大值以及欧洲轮胎轮辋技术组织中的“充气压力”)中的标准而针对相关轮胎指定的空气压力。
本实施方式中的缺气保用轮胎1包括：经由胎面部2和侧壁部3在胎圈部4的胎圈芯5之间延伸的胎体6；带束层7；以及侧部加强橡胶层9。
胎体6具有至少一个胎体帘布层片6A，并且包括以环形方式在一对胎圈部4之间延伸的主体部6a以及各自绕胎圈芯5中相应的一个胎圈芯沿轮胎轴向方向从内侧至外侧卷起的卷起部6b。
例如，在本实施方式中，胎体帘布层片6A是由相对于轮胎赤道C在从75度至90度的范围中的角度布置的、覆盖有贴胶橡胶(topping rubber)的胎体帘线制成的帘线层片。钢帘线60(参见将稍后描述的图2)用于胎体帘线。
带束层7布置在胎面部2的内侧并且轮胎径向方向上布置在胎体6的外侧。此实施方式中的带束层7由径向内带束层片7A和径向外带束层片7B形成。各个带束层片7A和7B均由例如相对于轮胎赤道C以大约从10度至35度的范围中的角度布置的钢制成的带帘线形成。带束层片7A和7B交叠使得带帘线相互交叉，从而牢固地箍紧胎体6以增大胎面部2的刚度。注意，内带束层片7A比外带束层片7B宽，因此带束层7的外边缘7e由内带束层片7A确定。进一步地，除了钢材料之外，诸如芳纶与人造丝之类的高弹性有机纤维材料也能够根据需要用于带帘线。
胎圈芯5布置在一对胎圈部4中。如日本未审专利申请特开2014-40150号公报中公开的，各个胎圈芯5均可以由在胎体帘布层片6A的轮胎轴向方向上布置在内侧的内芯以及布置在外侧的外芯组成。
胎圈三角橡胶8布置在各个胎圈芯5的在轮胎径向方向的外侧。胎圈三角橡胶8布置在胎体帘布层片6A的主体部6a与卷起部6b之间，并且以逐渐缩减的方式从其底表面延伸至其在轮胎径向方向上的外端部，上述底表面连接至胎圈芯5的在轮胎径向方向的外表面。
各个侧部加强橡胶层9均在胎体6内侧布置在各个侧壁部3中，并且形成为具有大致新月形截面形状。各个侧部加强橡胶层9均布置成从胎面部2的一个肩部经由与一个胎圈部4邻近的一个侧壁部3延伸至所述胎圈部4。侧部加强橡胶层9与胎体6一起支撑轮胎爆胎时的载荷并抑制轮胎的挠曲。
在此实施方式中，条带层10可以在轮胎径向方向上布置在带束层7外侧。条带层10由至少一个条带层片形成，在条带层片中，有机纤维帘线以例如相对于轮胎周向方向的不大于10度的小角度布置。条带层片或者可以是通过将条带帘线进行螺旋缠绕而形成的无接缝的条带，或者可以是丝带形带束状层片，或者可以是叠接的层片。
注意，由不透气橡胶制成的内衬层11形成在胎体6和侧部加强橡胶层9的内侧，即，形成在轮胎内腔表面上。通过借助侧部加强橡胶层9抑制轮胎的挠曲，内衬层11因摩擦引起的损坏得以抑制，因此，缺气行驶成为可能。
如已经提到的，钢帘线60布置在胎体帘布层片6A中。
图2是垂直于钢帘线60的纵向方向剖切的钢帘线60的剖视图。钢帘线60含有1至4根细丝61。
优选地，每根细丝61的股径d在0.25mm至0.30mm的范围内。如果股径d小于0.25mm，则钢帘线60的抗弯刚度不足，因此，可能影响缺气行驶期间的耐久性能。如果股径d不小于0.30mm，则可能发生细丝61因弯曲疲劳而断裂。
此实施方式中的钢帘线60由扭结在一起的四根细丝61形成。
钢帘线60具有1×n(n是从1到4的范围内的整数，此实施方式中：1×4)的扭结结构。具有这样的扭结结构的钢帘线60具有高拉伸刚度，因此钢帘线60在缺气行驶期间提高了侧壁部3的加强效果，因而钢帘线60有助于提高耐久性能。进一步地，在标准状态下钢帘线60提高缺气保用轮胎1的横向刚度，并且有助于提高正常行驶期间的操纵稳定性。
钢帘线60的扭结结构可以是m×n(m和n是从1到3的范围内的整数)。具有这样的扭结结构的钢帘线60具有高韧性，并且有助于提高正常行驶期间的乘车舒适度。
钢帘线60具有不小于0.62mm的外径D。由此构造的钢帘线60显著提高侧壁部3的纵向刚度，因而，钢帘线60在缺气行驶期间大大抑制侧壁部3的挠曲。从而，能够减小侧部加强橡胶层9的厚度而不使缺气行驶期间的耐久性能下降，因而能够通过减小侧壁部3的重量而容易地增大燃料效率。
注意，如图2中所示，钢帘线60的外径D是外接各根细丝61的圆62的最大直径。
优选地，每根钢帘线60的抗弯刚度不大于15gf·cm。由此构造的钢帘线60具有高韧性，因此钢帘线60有助于提高正常行驶期间的乘车舒适度。
按照以下测量钢帘线60的“抗弯刚度”。通过熔化切割长度为145mm的钢帘线60使得钢帘线60的细丝不扭结而获得试样A，并且然后通过使用从Taber Industries等获得的刚度仪(型号150-D)测量试样A的抗弯刚度。
图3是示意性示出测量钢帘线60的抗弯刚度的方式的图。首先，固定试样A的一端并且在从固定端开始的100mm的长度处向试样的另一端A1施加力F。通过在另一端A1的倾斜角度是15度时测量试样A的抵抗能力(抗弯刚度)而获得钢帘线60的抗弯刚度。
优选地，每根钢帘线60的压缩刚度不小于100N/mm。由此构造的钢帘线60具有高压缩弹性模量，因而钢帘线60进一步抑制缺气行驶过程中侧壁部3的挠曲。因此，能够进一步减小侧部加强橡胶层9的厚度而不使缺气行驶过程中的耐久性能下降，因而能够减小侧壁部3的重量，从而能够容易地增大燃料效率。
在本说明书中，钢帘线60的“压缩刚度”是根据下面的程序测量的值。准备均具有25mm的直径以及25mm的高度的圆柱形橡胶的含帘线的样品以及不含帘线的样品(165摄氏度下硫化18分钟)。在含帘线的样品中，沿高度方向并且在样品的中央埋入具有25mm的长度的一根钢帘线60。不含钢帘线的样品中不埋入胎体帘线。然后，通过使用压缩试验机测量在沿高度方向的1mm处以2mm/min速度压缩各个样品所需的压缩力。钢帘线60的压缩刚度是通过从含帘线的样品的压缩力减去不含帘线的样品的压缩力获得的值。
图4示出了扭结之前的一根细丝61。优选地，钢帘线60的每根细丝61在扭结之前先以波状形式成形。通过改变细丝61的波形而能够容易地调整每根钢帘线60的诸如抗弯刚度、压缩刚度、初始延伸率之类的帘线特性。
优选地，钢帘线60的橡胶渗透率不小于60％。如此构造的钢帘线60减振性能卓越，因此能够提高侧壁部3的耐切割性能。
优选地，钢帘线60在加载50N时的初始延伸率不大于0.5％。如此构造的钢帘线60减振性能卓越，因此能够提高侧壁部3的耐切割性能。
在本说明书中，钢帘线60的“初始延伸率”是根据下面的程序测量的值。即，准备钢帘线60的试样(N＝10)并且利用拉力试验机以250mm的卡盘距离设定，以50mm/min的速度拉长各个试样，并且当载荷为50N时测量各个试样的拉长百分比。通过计算试样的测量值的平均值而获得钢帘线60的初始延伸率。
在此实施方式中，通过使用钢帘线60形成胎体帘布层片6A，能够在维持缺气行驶期间的耐久性能等于或者高于传统缺气保用轮胎的耐久性能的同时使侧部加强橡胶层9的最大厚度T不大于8.0mm。因此，减小了侧壁部3的重量，从而提高了缺气保用轮胎1的燃料效率。
进一步，优选地，侧部加强橡胶层9的最大厚度T与钢帘线60的外径D的比率T/D不大于12.9。借助如此构造的钢帘线60以及侧部加强橡胶层9，能够充分保证缺气行驶期间的耐久性能同时提高燃料效率。
图5是示出制造图1的缺气保用轮胎的方法的步骤的流程图。制造缺气保用轮胎的方法包括用于形成未硫化的生轮胎的生轮胎形成步骤S1以及用于使生轮胎硫化成型的硫化步骤S2。
在生轮胎形成步骤S1中，使用刚性芯，该刚性芯具有位于其外表面上的轮胎形成表面。就本实施方式中的刚性芯而言，能够使用已知的刚性芯。通过依次将未硫化轮胎部件施加到刚性芯的轮胎形成表面上而形成生轮胎。
待施加至刚性芯的未硫化轮胎部件包括：用于形成内衬层11以及侧部加强橡胶层9的带束状橡胶；用于形成胎体帘布层片6A、胎圈芯、胎圈三角橡胶以及侧壁橡胶、带束层片7A和7B的带束状橡胶；用于形成条带层10的条带层片；用于形成胎面橡胶的带束状橡胶等。
在缺气保用轮胎1中，用于胎体帘布层片6A的钢帘线60的拉伸刚度高于传统缺气保用轮胎中的诸如人造丝之类的有机纤维帘线的拉伸刚度。因此，在生轮胎主体借助内压力充气(成形)为具有环形形状的制造方法中，钢帘线60咬入到内部橡胶(即，内衬层11以及用于形成侧部加强橡胶层9的带束状橡胶)中，因此，难以维持内衬层11以及侧部加强橡胶层9的厚度。
在此实施方式中，通过使用用于施加未硫化轮胎部件的刚性芯，在生轮胎形成步骤S1中抑制钢帘线60咬入到内部橡胶中。因此，能够容易地维持内衬层11以及侧部加强橡胶层9的厚度。
在硫化步骤S2中，生轮胎与刚性芯一起被引入到硫化模具中，并且然后进行硫化成型。根据此制造方法，生轮胎未借助囊状物等来膨胀。因此，在生轮胎形成步骤S1与硫化步骤S2中带束状橡胶的尺寸稳定。因此，通过使用用于胎体帘布层片6A的钢帘线60，抑制了钢帘线60咬入到内部橡胶中，从而能够容易地维持内衬层11以及侧部加强橡胶层9的厚度。
虽然已经作为本发明的实施方式详细描述了缺气保用轮胎及其制作方法，但是能够以各种形式体现本发明而不限于所示的实施方式。
实施例(运行实施例)
根据表1中列出的规格制作作为试验之用的具有图1中所示的基本结构的、大小为245/45R18的缺气保用轮胎。然后，针对燃料效率以及缺气行驶期间的耐久性能(缺气耐久性能)测试各个测试用轮胎。测试用轮胎的主要的共同规格以及测试方法如下。
胎体帘布层片的数量：1
带束层片的帘布：钢
<燃料效率>
各个测试用轮胎安装在轮辋(18×JJ)上，被充气至180kpa的内压，并且加载5.17kN的轮胎载荷，然后通过使用符合ECE 117标准的滚动阻力试验机测量在80km/h的速度时的滚动阻力。由基于实施例1的为100的指数表示结果，其中，数值越大越好。
<缺气保用耐久性能>
根据符合ECE 30标准的测试方法测试各个测试用轮胎的缺气保用耐久性能。由基于实施例1的为100的指数表示结果，其中，数值越大越好。
表1
Figure BDA0001704147490000071
从表1明确可知，证实：作为实施例的缺气保用轮胎的燃料效率显著提高，同时这些实施例的缺气保用耐久性能维持在与参照例大约相同的水平。
根据表2中列出的规格制作作为试验之用的具有图1中所示的基本结构以及以上所示的共同规格的、大小为245/45R18的缺气保用轮胎，并且然后，针对乘车舒适度测试各个测试用轮胎。测试方法如下。
<乘车舒适度>
各个测试用轮胎安装在具有18×18J的轮辋的欧洲小轿车的所有车轮上并且充气至230kpa。试验驾驶员在试验路线的干沥青柏油路上驾驶试验汽车(驾驶员是试验汽车中的唯一成员)，并且通过驾驶员的感觉来评估在试验驾驶期间关于悬架上方的运动、震动时的硬度、刚度印象等的乘车舒适度。由基于实施例5的为100的评分表示结果，其中，数值越大越好。
表2
Figure BDA0001704147490000081
根据表3中列出的规格制作作为试验之用的具有图1中所示的基本结构以及以上所示的共同规格的、大小为245/45R18缺气保用轮胎，并且然后，针对燃料效率以及缺气保用耐久性能试验各个测试用轮胎。测试方法与上述方法相同，并且由基于实施例8的为100的评分来表示结果。
表3
Figure BDA0001704147490000082
Figure BDA0001704147490000091
根据表4以及表5中列出的规格制作作为试验之用的具有图1中所示的基本结构以及以上所示的共同规格的、大小为245/45R18缺气保用轮胎，并且然后，针对耐切割性能测试各个测试用轮胎。测试方法如下。
<耐切割性能>
各个测试用轮胎安装在欧洲小轿车上并进行实际试验行驶。在试验行驶后直观地数出出现在各个测试用轮胎的侧壁的两侧的切割的数量。由基于实施例11以及14的为100的指数表示结果，其中，数值越大，切割的数量越少，切割的数量越少越好。
表4
Figure BDA0001704147490000092
表5
Figure BDA0001704147490000093

Claims (8)

1.一种缺气保用轮胎，该缺气保用轮胎包括：胎体，该胎体由胎体帘布层片形成，所述胎体帘布层片以环形形式在一对胎圈部之间延伸；以及侧部加强橡胶层，该侧部加强橡胶层在各个侧壁部处具有布置在所述胎体的内侧的大致新月形截面形状，其中，
在所述胎体帘布层片中布置有钢帘线，每根钢帘线均包括1至4根细丝，所述细丝的股径在从0.25至0.30mm的范围内，并且每根钢帘线的外径D不小于0.62mm，
每根钢帘线的压缩刚度不小于100N/mm。
2.一种缺气保用轮胎，该缺气保用轮胎包括：胎体，该胎体由胎体帘布层片形成，所述胎体帘布层片以环形形式在一对胎圈部之间延伸；以及侧部加强橡胶层，该侧部加强橡胶层在各个侧壁部处具有布置在所述胎体的内侧的大致新月形截面形状，其中，
在所述胎体帘布层片中布置有钢帘线，每根钢帘线均包括1至4根细丝，所述细丝的股径在从0.25至0.30mm的范围内，并且每根钢帘线的外径D不小于0.62mm，
每根钢帘线在加载有50N载荷时的初始延伸率不大于0.5％。
3.根据权利要求1或2所述的缺气保用轮胎，其中，
每根钢帘线的抗弯刚度不大于15gf·cm。
4.根据权利要求1或2所述的缺气保用轮胎，其中，
所述钢帘线的每根细丝以波状形式成形。
5.根据权利要求1或2所述的缺气保用轮胎，其中，
每根钢帘线中的橡胶渗透率不小于60％。
6.根据权利要求1或2所述的缺气保用轮胎，其中，
所述侧部加强橡胶层的最大厚度T不大于8.0mm。
7.根据权利要求6所述的缺气保用轮胎，其中，
所述最大厚度T与所述外径D的比率T/D不大于12.9。
8.一种用于制造根据权利要求1至7中任一项所述的缺气保用轮胎的方法，该方法包括：
生轮胎形成步骤，其中通过将包括未硫化的侧部加强橡胶层和未硫化的胎体帘布层片的未硫化的轮胎部件依次施加到刚性芯的外表面上而形成生轮胎；以及
硫化步骤，其中将所述生轮胎与所述刚性芯一起引入到硫化模具中并且使所述生轮胎硫化成型。
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