CN109328145A - 重载荷用充气轮胎 - Google Patents

Abstract

本发明的重载用充气轮胎设置有倾斜带束，其中第一带束层的增强元件和第二带束层的增强元件相对于轮胎周向方向以5°至30°范围内的角度倾斜地延伸，使得第一带束层的增强元件与第二带束层的增强元件交叉。第一带束层的增强元件和第二带束层的增强元件之间的最短距离d为0.64mm或以下。胎体折回部在轮胎径向方向上的外端部在轮胎径向方向上比轮胎的最大宽度位置更靠内侧。

Description

重载荷用充气轮胎

技术领域

本发明涉及一种重载荷用充气轮胎。

背景技术

在用于例如卡车和公共汽车的重载车辆的已知的重载荷用充气轮胎中，具有多个带束层的带束被设置为在轮胎径向方向上比胎体的胎冠部更靠外侧，以提高耐久性、保持轮胎在充满高内压时的轮胎形状以及通过控制径向生长而提升耐不均匀磨损性能(例如，参见专利文献1)。

引用列表

专利文献

专利文献1：JP2014189243A

发明内容

技术问题

对环境问题的关注的增加导致对节省燃料的轮胎的要求更高。然而，在上述具有多个带束层的重载荷用充气轮胎中，滚动阻力可能会因带束层产生的重量增加而增加。因此，需要控制能量损耗来减小滚动阻力并提高燃料效率。

鉴于这些情况，本发明旨在提供一种滚动阻力被减小的重载荷用充气轮胎。

问题的解决方案

本发明的概述如下。

根据本发明的重载荷用充气轮胎包括：

胎体，其包括在一对胎圈部之间环形地延伸的胎体主体，以及从该胎体主体延伸并在轮胎宽度方向上从内到外在胎圈部处折回的胎体折回部；以及

倾斜带束，其在轮胎径向方向上比胎体的胎冠部更靠外侧并且包括第一带束层和在轮胎径向方向上比第一带束层更靠内侧的第二带束层，第一带束层的增强元件和第二带束层的增强元件相对于轮胎周向方向以5°至30°的倾斜角度延伸，使得第一带束层的增强元件与第二带束层的增强元件交叉；

使得胎体折回部在轮胎径向方向上的外边缘被定位为在轮胎径向方向上比轮胎最大宽度位置更靠内侧；并且

使得第一带束层的增强元件和第二带束层的增强元件之间的最短距离d为0.64mm或以下。

在本发明中，“倾斜角度”和“最短距离”是指在将重载荷用充气轮胎与适用轮辋组装并在其上没有载荷的情况下充气至规定内压时的参考状态下的倾斜角度和最短距离。如图4所示，“最短距离”是指增强元件的表面之间的最短距离。

这里，“适用轮辋”是指适用尺寸的标准轮辋，例如，欧洲的欧洲轮胎和轮辋技术组织(ETRTO)的标准手册中的测量轮辋或美国的轮胎和轮辋协会(TRA)的年鉴中的设计轮辋，它们是在制造和使用轮胎的地区有效的工业标准中描述的，例如，日本的日本汽车轮胎制造商协会(JATMA)出版的JATMA年鉴、ETRTO的标准手册以及TRA的年鉴。“规定内压”表示对应于每种适用尺寸的最大载重能力和由上述JATMA年鉴等规定的帘布层等级的内部气压。“最大载重能力”表示在上述标准下允许装载在轮胎上的最大质量。

在本发明中，“胎面厚度”是指在参考状态下、在轮胎赤道面处、在轮胎径向方向上从胎面的表面到轮胎内表面的距离。然而，当在轮胎赤道面处设置花纹槽时，则可以想象到胎面在没有花纹槽的情况下会具有的轮廓线，因此胎面厚度是指在轮胎赤道面处、在轮胎径向方向上从想象的轮廓线到轮胎内表面的距离。

有益效果

本发明可以提供滚动阻力被减小的重载荷用充气轮胎。

附图说明

在附图中：

图1是根据本发明的实施方式的重载荷用充气轮胎在轮胎宽度方向上的局部剖视图；

图2示意性示出了图1的重载荷用充气轮胎的带束结构；

图3(a)是已知的重载荷用充气轮胎的例子在轮胎宽度方向上的局部剖视图，图3(b)是根据本发明的实施方式的重载荷用充气轮胎在轮胎宽度方向上的局部剖视图；

图4示出了第一带束层的增强元件和第二带束层的增强元件之间的距离；以及

图5示出了带束层在轮胎载重滚动时的弯曲形变的中性轴。

具体实施方式

下面参照附图详细描述本发明的实施方式。图1是根据本发明的实施方式的重载荷用充气轮胎(也简称为“轮胎”)在轮胎宽度方向上的局部剖视图。图1仅示出了在轮胎宽度方向上被轮胎赤道面CL分开的轮胎两半部中的一半，但是另一半具有类似结构。图1示出了在轮胎已经与适用轮辋组装并在其上没有载荷的情况下充气至规定内压的状态下的轮胎。

本实施方式的轮胎1包括胎体2、带束3和胎面4。胎体2在一对胎圈部中嵌入的胎圈芯之间环形地延伸。带束3和胎面4在轮胎径向方向上依次比胎体2的胎冠部更靠外侧。

在图1所示的例子中，胎体2由一对胎体帘布层构成，但是必要时胎体帘布层的数量可以超过2个。胎体2中的帘线可以由任何材料制成。例如，可以使用金属纤维帘线，例如钢帘线。

胎体2包括在一对胎圈部之间环形地延伸的胎体主体2a以及从胎体主体2a延伸并在轮胎宽度方向上从内到外在胎圈部处折回的胎体折回部2b。当轮胎已经与适用轮辋组装并在其上没有载荷的情况下充气至规定内压时，胎体折回部2b的轮胎径向外边缘2b1在轮胎径向方向上比轮胎最大宽度位置M更靠内侧。

在本实施方式中，带束3由4个带束层3a至3d构成。第一带束层3c和在轮胎径向方向上比第一带束层3c更靠内侧的第二带束层3b(在本例子中与第一带束层3c相邻)形成双层的倾斜带束3bc。单层的外带束层3d被定位为在轮胎径向方向上比倾斜带束3bc更靠外侧。单层的内带束层3a被定位为在轮胎径向方向上比倾斜带束3bc更靠内侧。本实施方式中带束层的数量为4个，但是为了减小重量，可以通过省去外带束层3d和内带束层3a中的一者或二者来形成双层或三层的带束层。为了提高轮胎的耐久性，相对于倾斜带束3d被定位为在轮胎径向方向上更靠外侧或内侧的带束层的数量可以增加到总共5个或更多个带束层。可替代地，可以在轮胎径向方向上、在第一带束层和第二带束层之间设置另一个带束层。

图2示意性示出了图1的重载荷用充气轮胎的带束结构。如图2所示，第一带束层3c的增强元件和第二带束层3b的增强元件相对于轮胎周向方向以5°至30°的倾斜角度延伸，使得第一带束层3c的增强元件与第二带束层3b的增强元件交叉。如图2所示，在本实施方式中，第一带束层3c的增强元件和第二带束层3b的增强元件相对于轮胎周向方向在相反的方向上以相同的倾斜角度延伸，使得第一带束层3c的增强元件与第二带束层3b的增强元件交叉。然而，在本发明中，第一带束层3c的增强元件和第二带束层3b的增强元件可以相对于轮胎周向方向在相反的方向上以不同的倾斜角度延伸，使得第一带束层3c的增强元件与第二带束层3b的增强元件交叉。在本发明中，第一带束层3c的增强元件和第二带束层3b的增强元件也可以相对于轮胎周向方向在相同方向上以不同的倾斜角度延伸(其中每一层中的增强元件在轮胎周向方向上的一个侧部都在轮胎宽度方向上朝向相同侧倾斜)，使得第一带束层3c的增强元件与第二带束层3b的增强元件交叉。在本实施方式中，增强元件是钢帘线，但是也可以使用不同材料的帘线或单丝。

在本实施方式的轮胎中，如图2所示，外带束层3d的增强元件相对于轮胎周向方向的倾斜角度大于第一带束层3c的增强元件和第二带束层3b的增强元件相对于轮胎周向方向的倾斜角度。此外，在本实施方式中，如图2所示，内带束层3a的增强元件相对于轮胎周向方向的倾斜角度大于第一带束层3c和第二带束层3b的增强元件相对于轮胎周向方向的倾斜角度。

在本实施方式的轮胎中，如图2所示，外带束层3d的增强元件和内带束层3a的增强元件相对于轮胎周向方向在相反的方向上以相同的倾斜角度延伸，使得外带束层3d的增强元件与内带束层3a的增强元件交叉。然而，在本发明中，外带束层3d的增强元件和内带束层3a的增强元件可以相对于轮胎周向方向在相反的方向上以不同的倾斜角度延伸，使得外带束层3d的增强元件与内带束层3a的增强元件交叉。在本发明中，外带束层3d的增强元件和内带束层3a的增强元件也可以相对于轮胎周向方向在相同方向上以不同的倾斜角度延伸(其中每一层中的增强元件在轮胎周向方向上的一个侧部都在轮胎宽度方向上朝向相同侧倾斜)，使得外带束层3d的增强元件与内带束层3a的增强元件交叉。

图3(a)是已知的重载荷用充气轮胎的例子在轮胎宽度方向上的局部剖视图，图3(b)是根据本发明的实施方式的重载荷用充气轮胎在轮胎宽度方向上的局部剖视图。图4示出了第一带束层的增强元件和第二带束层的增强元件之间的距离。

在重载荷用充气轮胎中，在施加重载荷时由于增强元件之间的接触可能造成微动磨损，降低了增强元件的耐久性。因此，通常将不同带束层的增强元件之间的最短距离保持得相对较大。然而，如与图3(a)相比较的图3(b)示意性所示，本实施方式的轮胎替代地在第一带束层3c的增强元件和第二带束层3b的增强元件之间具有0.64mm或以下的最短距离d(参见图4)。

下面描述本实施方式的重载荷用充气轮胎的效果。

首先，本实施方式的轮胎包括作为带束3的4个带束层3a至3d，由此即使在重载荷下也增加了轮胎耐久性，并保持轮胎在充满高内压时的轮胎形状。此外，这种结构能够控制径向生长并提升耐不均匀磨损性。

图5示出了带束层在轮胎载重滚动时的弯曲形变的中性轴。如图5所示，在包括增强元件相对于轮胎周向方向以小倾斜角度(即，5°至30°的倾斜角度)延伸的上述倾斜带束3bc的轮胎中，带束层在轮胎载重滚动时的弯曲形变的中性轴位于形成倾斜带束3bc的带束层3c、3b之间。当带束3仅由倾斜带束3bc(即，仅由2个带束层3c、3b)形成时，弯曲形变的中性轴位于形成倾斜带束3bc的带束层3c、3b之间。在包括外带束层3d和内带束层3a中的一者或二者的、三层或四层的带束层的例子中，当外带束层3d的增强元件相对于轮胎周向方向的倾斜角度(当包括外带束层3d时)和内带束层3a的增强元件相对于轮胎周向方向的倾斜角度(当包括内带束层3a时)大于第一带束层3c的增强元件和第二带束层3b的增强元件相对于轮胎周向方向的倾斜角度时，上述弯曲形变的中性轴位于形成倾斜带束3bc的带束层3c、3b之间。当在轮胎径向方向上比倾斜带束3bc更靠外侧或内侧的带束层的数量为2个或更多时也是同样的情况。在第一带束层3c和第二带束层3b之间在轮胎径向方向上包括额外的带束层的情况下，当该额外的带束层的增强元件相对于轮胎周向方向的倾斜角度大于第一带束层3c的增强元件和第二带束层3b的增强元件相对于轮胎周向方向的倾斜角度时，上述弯曲形变的中性轴仍位于第一带束层3c和第二带束层3b之间。

本实施方式的轮胎中的最短距离d为0.64mm或以下，这允许i)弯曲形变的中性轴与第一带束层3c的增强元件之间的距离与ii)完全形变的中性轴与第二带束层3b的增强元件之间的距离之和减小。这还允许倾斜带束3bc的增强元件所经受的压缩力和拉伸力减小，并允许第一带束层3c的增强元件和第二带束层3b的增强元件之间的橡胶的扭曲能量损耗减小，由此减小滚动阻力。

此外，本实施方式的轮胎可以通过减小倾斜带束3bc的增强元件所经受的压缩力和拉伸力而提高增强元件的耐久性。

因此，本实施方式的轮胎使用4个带束层3a至3d来确保重载荷用充气轮胎的上述特性，同时减小倾斜带束3bc中的橡胶能量损耗，以减小滚动阻力。与此同时，本实施方式的轮胎还确保增强元件的耐久性。

这里，为了进一步减小倾斜带束3bc中橡胶的扭曲能量损耗由此进一步减小滚动阻力，最短距离d更优选为0.6mm或以下。另一方面，为了控制增强元件之间的微动磨损，最短距离d优选为0.5mm或以上。

在本发明中，轮胎优选包括在轮胎径向方向上比倾斜带束3bc更靠外侧的胎面4，并且在本实施方式中胎面4的厚度t优选为20mm至35mm。如与图3(a)相比较的图3(b)所示，本实施方式的轮胎在不同带束层的增强元件之间的最短距离更小。这允许胎面4的厚度t减小，同时在轮胎径向方向上从胎面表面到轮胎径向方向最外部的带束层3d保持一定距离，并且在轮胎径向方向上从轮胎径向方向最内部的带束层3a到胎体2保持一定距离。将胎面4的厚度t设置在上述范围内能够减小胎面橡胶的体积，减少发热，并进一步减小滚动阻力。在图1所示的范围内在胎面4中设置3个花纹槽，但是本发明不限制胎面花纹。

在本发明中，当外带束层3d在轮胎径向方向上比倾斜带束3bc设置得更靠外侧时，第一带束层3c的增强元件和外带束层3d的增强元件之间的最短距离da优选为0.6mm或以下。这种结构可以减小外带束层3d的增强元件和弯曲的中性轴之间的距离，并减小外带束层3d的增强元件和第一带束层3c的增强元件之间的橡胶的能量损耗，从而进一步减小滚动阻力。这里，为了进一步减小外带束层3d的增强元件和第一带束层3c的增强元件之间的橡胶的扭曲能量损耗并由此进一步减小滚动阻力，最短距离da更优选为0.7mm或以下，进一步更优选为0.6mm或以下。另一方面，为了控制增强元件之间的微动磨损，最短距离da优选为0.5mm或以上。

在本实施方式中，当包括有在轮胎径向方向上比倾斜带束3bc更靠内侧的内带束层3a时，第二带束层3b的增强元件和内带束层3a的增强元件之间的最短距离db优选为0.6mm或以下。这种结构能够减小内带束层3a的增强元件和弯曲的中性轴之间的距离，并减小内带束层3a的增强元件与第二带束层3b的增强元件之间的橡胶的能量损耗，由此进一步减小滚动阻力。这里，为了减小内带束层3a的增强元件和第二带束层3b的增强元件之间的橡胶的扭曲能量损耗并由此减小滚动阻力，最短距离db更优选为0.7mm或以下，进一步优选为0.6mm或以下。另一方面，为了控制增强元件之间的微动磨损，最短距离db优选为0.5mm或以上。

出于相同的原因，当在本发明中包括有在轮胎径向方向上比倾斜带束3bc更靠外侧的外带束层3d和更靠内侧的内带束层3a时，最短距离da和最短距离db均优选为0.7mm或以下，更优选为0.6mm或以下。另一方面，为了控制增强元件之间的微动磨损，最短距离da和最短距离db均优选为0.5mm或以上。

在本发明中，外带束层3d的增强元件优选相对于轮胎周向方向以30°至90°的倾斜角度延伸。这种结构能够将外带束层3d相对于轮胎周向方向的刚度减小至适当水平，并控制第一带束层3c的增强元件和外带束层3d的增强元件之间的橡胶的剪切形变，由此进一步减小滚动阻力。出于相同原因，外带束层3d的增强元件更优选相对于轮胎周向方向以60°至90°的倾斜角度延伸。

在本发明中，内带束层3a的增强元件优选相对于轮胎周向方向以30°至90°的倾斜角度延伸。这种结构能够将内带束层3a相对于轮胎周向方向的刚度减小至适当水平，并控制第二带束层3b的增强元件和内带束层3a的增强元件之间的橡胶的剪切形变，由此进一步减小滚动阻力。出于相同原因，内带束层3a的增强元件更优选相对于轮胎周向方向以60°至90°的倾斜角度延伸。

在本发明中，d+r1+r2的和优选为2.7mm或以上，其中r1是第一带束层3c的增强元件的直径，r2是第二带束层3b的增强元件的直径。

将增强元件的直径r1、r2设置为较大允许弯曲形变的负荷更可靠地置于第一带束层3c的增强元件和第二带束层的增强元件之间的橡胶上。这样的设置还有利于实现最短距离d为0.64mm或以下的效果，并能够进一步减小滚动阻力。

因此，增强元件的直径r1、r2优选为0.8mm至1.3mm。

在本发明中，第二带束层3b的增强元件相对于轮胎周向方向的倾斜角度优选小于第一带束层3c的增强元件相对于轮胎周向方向的倾斜角度。

结果，弯曲的中性轴能够在第一带束层3c的增强元件和第二带束层3b的增强元件之间、在轮胎径向方向上略微向内移动，并且能够使具有相对较大的能量损耗的、压缩侧的橡胶的形变量相对小于拉伸侧的橡胶的形变量。这可以进一步减小滚动阻力。

在本发明中，如图1所示，第一带束层3c的轮胎宽度方向外边缘和第二带束层3b的轮胎宽度方向外边缘之间的最短距离D优选为15mm或以上。这可以控制带束边缘分离。

在本发明中，增强的第一带束层3c和增强的第二带束层3b在轮胎宽度方向上的宽度优选大于外带束层3d和内带束层3a在轮胎宽度方向上的宽度。外带束层3d保护免遭外部损伤，并且其足以保护高张力中心区域。外带束层3d还可以减小带束层之间的拉伸，以减小滚动阻力。为了实现耐不均匀磨损性和带束耐久性二者，优选使增强的第二带束层3b在轮胎宽度方向上的宽度最大化。此外，外带束层3d在轮胎宽度方向上的宽度优选约为增强的第二带束层3b在轮胎宽度方向上的宽度的40％至60％。这是为了提升与力的突然输入相关的耐久性。然而，在本发明中，每个带束层在轮胎宽度方向上的宽度不限于图1的示例性实施方式。

为了便于说明，图4示出了相邻层的增强元件以等间隔和匹配相位设置的例子。然而，在本发明中，可以改变嵌在每层中的增强元件的数量，并且可以在移动相位的同时设置增强元件。

在本发明中，轮胎高宽比优选为50％至90％。

已经描述了本发明的实施方式，但是并不以任何方式将本发明局限于上述实施方式。此外，下面描述本发明的实施例，但是不以任何方式将本发明局限于这些实施例。

实施例

为了证实本发明的效果，制备了根据实施例1至9和比较例的、轮胎尺寸为315/70R22.5的试验轮胎，并测试了滚动阻力、耐不均匀磨损性和增强元件的耐久性。实施例1至7和比较例的轮胎具有图1所示的轮胎结构。如表1所列出的，最短距离d、da、db和上述距离d+r1+r2是不同的。表1中没有列出的规格对于每个轮胎都相同。下文描述了每个试验中的评价方法。在表1中，“倾斜角度”是指相对于轮胎周向方向的倾斜角度。钢帘线用作增强元件。

<滚动阻力>

使用符合ISO28580的力法测量滚动阻力。表1以指数值列出了相对评价结果，其中比较例为100。越小的指数值表示越低的滚动阻力和越好的性能。

<耐不均匀磨损性>

将上述每个轮胎与9.00×22.5尺寸的轮辋组装，充气至900kPa的内压，并安装于室内滚筒试验机上。然后，使每个轮胎在39.2kN的载荷下以80km/h速度运行10000km。然后，测量试验运行之后的每个轮胎的胎面的胎肩部处的不均匀磨损量。在表1中，耐不均匀磨损性是通过将来自胎面表面侧的磨损深度(mm)乘以轮胎宽度方向上的不均匀磨损长度并除以2得到的数值的倒数。表1以指数值列出了相对评价结果，其中比较例为100。越大的指数值表示越好的耐不均匀磨损性。

<增强元件的耐久性>

将上述每个轮胎与9.00×22.5尺寸的轮辋组装，充气至900kPa的内压，并安装于室内滚筒试验机上。然后，使每个轮胎在39.2kN的载荷下以80km/h速度运行10000km。然后，从轮胎上切下带束，并测量帘线磨损量。

表1以指数值列出了相对评估结果，其中比较例为100。越大的指数值表明增强元件越高的耐久性。

表1列出了每个轮胎的规格和评价结果。

[表1]

从表1中清楚获知，与比较例相比，实施例1至7中的每一个都减小了滚动阻力，同时确保了耐不均匀磨损性和增强元件的耐久性。还清楚的是，实施例2至7与实施例1相比将滚动阻力减小得更多。

附图标记列表

1 重载荷用充气轮胎

2 胎体

2a 胎体主体

2b 胎体折回部

2b1 轮胎径向外端部

3 带束

3a 内带束层

3b 第二带束层

3c 第一带束层

3d 外带束层

4 胎面

CL 轮胎赤道面

M 轮胎最大宽度位置

Claims (9)

1.一种重载荷用充气轮胎，其包括：

胎体，其包括在一对胎圈部之间环形地延伸的胎体主体，以及从该胎体主体延伸并在轮胎宽度方向上从内到外在胎圈部处折回的胎体折回部；以及

倾斜带束，其在轮胎径向方向上比胎体的胎冠部更靠外侧，并且包括第一带束层和在轮胎径向方向上比第一带束层更靠内侧的第二带束层，第一带束层的增强元件和第二带束层的增强元件相对于轮胎周向方向以5°至30°的倾斜角度延伸，使得第一带束层的增强元件与第二带束层的增强元件交叉，

其中胎体折回部在轮胎径向方向上的外边缘被定位为在轮胎径向方向上比轮胎最大宽度位置更靠内侧；并且

其中第一带束层的增强元件和第二带束层的增强元件之间的最短距离d为0.64mm或以下。

2.根据权利要求1所述的重载荷用充气轮胎，其还包括在轮胎径向方向上比倾斜带束更靠外侧的胎面，其中胎面的厚度为20mm至35mm。

3.根据权利要求1或2所述的重载荷用充气轮胎，其还包括在轮胎径向方向上比倾斜带束更靠外侧的单层的外带束层，

其中外带束层的增强元件相对于轮胎周向方向的倾斜角度大于第一带束层的增强元件和第二带束层的增强元件相对于轮胎周向方向的倾斜角度；并且

其中第一带束层的增强元件和外带束层的增强元件之间的最短距离da为0.7mm或以下。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的重载荷用充气轮胎，其还包括在轮胎径向方向上比倾斜带束更靠内侧的单层的内带束层，

其中内带束层的增强元件相对于轮胎周向方向的倾斜角度大于第一带束层的增强元件和第二带束层的增强元件相对于轮胎周向方向的倾斜角度；并且

其中第二带束层的增强元件和内带束层的增强元件之间的最短距离db为0.7mm或以下。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的重载荷用充气轮胎，其还包括：

在轮胎径向方向上比倾斜带束更靠外侧的单层的外带束层；以及

在轮胎径向方向上比倾斜带束更靠内侧的单层的内带束层，

其中外带束层的增强元件和内带束层的增强元件相对于轮胎周向方向的倾斜角度大于第一带束层的增强元件和第二带束层的增强元件相对于轮胎周向方向的倾斜角度；

其中第一带束层的增强元件和外带束层的增强元件之间的最短距离da为0.7mm或以下；并且

其中第二带束层的增强元件和内带束层的增强元件之间的最短距离db为0.7mm或以下。

6.根据权利要求3或5所述的重载荷用充气轮胎，其中，外带束层的增强元件相对于轮胎周向方向以30°至90°的倾斜角度延伸。

7.根据权利要求4或5所述的重载荷用充气轮胎，其中，内带束层的增强元件相对于轮胎周向方向以30°至90°的倾斜角度延伸。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的重载荷用充气轮胎，其中，d+r1+r2为2.7mm或以上，其中r1是第一带束层的增强元件的直径，r2是第二带束层的增强元件的直径。

9.根据权利要求1至8中任一项所述的重载荷用充气轮胎，其中，第二带束层的增强元件相对于轮胎周向方向的倾斜角度小于第一带束层的增强元件相对于轮胎周向方向的倾斜角度。