CN109760474A - 充气轮胎及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种充气轮胎及其制造方法，抑制质量增加，并且提高操纵稳定性。在基准充气状态(Y)下的轮胎子午截面中，通过胎圈三角胶(8)的半径方向内面(8s)的轮胎轴向中点(Pm)和胎圈三角胶(8)的半径方向外端点(P0)的基准线N相对于轮胎半径方向线(X)的角度θ在28°～35°的范围。

Description

充气轮胎及其制造方法

技术领域

本发明涉及充气轮胎及其制造方法，特别是通过改善胎体轮廓，能够抑制质量增加，并且能够提高操纵稳定性。

背景技术

通常轮胎的硫化模具设计成其夹持宽度比标准轮辋的轮辋宽度宽。这是因为，在利用夹持宽度比轮辋宽度窄的硫化模具进行硫化成型而得到的轮胎的情况下，在进行轮辋组装时，会对胎圈部额外地施加压缩应力，从而对于胎圈耐久性是不利的。并且，也会给轮辋组装性能(进气性)带来不良影响。

另一方面，在轮胎中，期望按照在填充有标准内压的充气状态下胎体线成为自然平衡形状的方式设计轮胎形状。这是为了在充气状态下能够对胎体施加均匀的张力，能够将轮胎的变形抑制得较小。

但是，在根据该自然平衡形状设计硫化模具的情况下，夹持宽度与轮辋宽度相同，因此如上所述会给胎圈耐久性和轮辋组装性能带来不良影响。

因此，以往按照在使夹持宽度比轮辋宽度宽的状态下胎体线成为自然平衡形状的方式设计轮胎形状和模具形状。但是，在将这样的轮胎组装于标准轮辋而进行充气的情况下，胎体线偏离自然平衡形状。其结果是，胎体的张力变得不均匀，轮胎刚性(特别是横向刚性)减弱，导致操纵稳定性的降低。为了补偿这种情况，例如期望使胎侧部的橡胶量规厚度增厚、或设置加强帘布层，但这些会导致质量增加，对于轮胎的轻量化或低滚动阻力化不利。

因此，本发明人提出了采用夹持宽度比轮辋宽度宽的硫化模具按照在充气状态下成为自然平衡形状的方式设计并制造轮胎。但是发现了为此限制胎圈部、特别是胎圈三角胶的倾斜状态是重要的。

另外，作为改善胎体轮廓的方案，有下述专利文献1。

专利文献1：日本特开2017-121875号公报

发明内容

本发明的课题在于提供一种充气轮胎及其制造方法，基于改善胎体轮廓，能够抑制质量增加，并且能够提高操纵稳定性。

本申请第1发明是充气轮胎，该充气轮胎具有：胎体，其从胎面部通过胎侧部而绕胎圈部的胎圈芯折返；以及胎圈三角胶，其从与所述胎圈芯接触的半径方向内表面向半径方向外侧延伸，其中，

在安装于标准轮辋且填充有标准内压的基准充气状态下的轮胎子午截面中，

所述胎圈部的基准线N相对于轮胎半径方向线的角度θ在28°～35°的范围内，所述基准线N通过所述胎圈三角胶的所述半径方向内面的轮胎轴向中点和所述胎圈三角胶的半径方向外端点。

在本发明的充气轮胎中，优选为，在所述基准充气状态下的轮胎子午截面中，

在将所述胎圈三角胶划分为比所述基准线N靠轮胎轴向内侧的内区域和比所述基准线N靠轮胎轴向外侧的外区域时，所述内区域的面积Si与所述外区域的面积So之比Si/So在1.5～3.0的范围内。

在本发明的充气轮胎中，优选在所述基准充气状态下的轮胎子午截面中，

在将轮胎的标称宽度设为W时，胎体最大宽度处距胎圈基线的高度h与距胎圈基线的胎体最大高度H之比h/H满足下述式(1)。

(-3.0×10^-4×W+0.5863)≤(h/H)≤(-4.0×10^-4×W+0.6520) (1)

在本发明的充气轮胎中，优选为，在所述基准充气状态下的轮胎子午截面中，

在将轮胎的标称宽度设为W时，通过轮胎赤道面上的第1点和从所述轮胎赤道面起向轮胎轴向两侧隔开胎面半宽的60％的距离的两个第2点的胎面半径R满足下述式(2)。

(4.43×W-386.7)≤R≤(4.43×W-155.7)----(2)

本申请第2发明是第1发明的充气轮胎的制造方法，其中，该制造方法包含如下的阶段：

设计第1轮胎形状的阶段，在胎圈部设定为与标准轮辋的轮辋宽度相等的胎圈宽度的状态下，充气轮胎的胎体线成为自然平衡形状；

设计第2轮胎形状的阶段，通过将所述第1轮胎形状的所述胎圈部按照胎圈宽度比标准轮辋的轮辋宽度大的方式扩展，从而所述胎体线变形为下部鼓胀的阿多福(おたふく)形状；

基于所述第2轮胎形状，设计轮胎硫化模具的轮廓的阶段；以及

采用所述轮胎硫化模具对生胎进行硫化的阶段。

在本发明的充气轮胎的制造方法中，优选为，在所述第2轮胎形状中的轮胎子午截面中，

所述基准线N₂相对于轮胎半径方向线的角度θ₂在28～35°的范围内。

在本发明的充气轮胎的制造方法中，优选在所述第2轮胎形状中的轮胎子午截面中，

胎体最大宽度处距胎圈基线的高度h₂与距胎圈基线的胎体最大高度H₂之比h₂/H₂为0.39～0.48。

另外，在本发明中，“标准轮辋”是指在包含轮胎所依据的标准在内的标准体系中，该标准按每一轮胎所规定的轮辋，例如如果是JATMA，则为标准轮辋，如果是TRA，则为“设计轮辋(Design Rim)”，或者如果是ETRTO，则为“测量轮辋(Measuring Rim)”。另外，“标准内压”是指所述标准按每一轮胎所规定的空气压力，如果是JATMA，则为“最高空气压力”，如果是TRA，则为表“TIRE LOAD LIMITS AT VARIOUS COLD INFLATION PRESSURES”所记载的最大值，如果是ETRTO，则为“充气压力(INFLATION PRESSURE)”，在乘用车用轮胎的情况下为180kPa。

第1发明在基准充气状态下的轮胎子午截面中，将通过胎圈三角胶的半径方向内表面的轮胎轴向中点和胎圈三角胶的半径方向外端点的基准线N相对于轮胎半径方向线的角度θ限制在28°～35°的范围内。

由此，能够使用夹持宽度比轮辋宽度宽的轮胎硫化模具形成在基准充气状态下成为自然平衡形状的轮胎。这样的轮胎在基准充气状态下能够对胎体施加均匀的张力，能够提高轮胎刚性(特别是横向刚性)。因此，能够抑制质量增加，并且能够提高操纵稳定性。

另外，第2发明包含如下的阶段：设计第1轮胎形状的阶段，其中所述第1轮胎形状是如下的轮胎形状：在设定为与轮辋宽度相等的胎圈宽度的状态下，充气轮胎的胎体线成为自然平衡形状；设计第2轮胎形状的阶段，其中所述第2轮胎形状是如下的轮胎形状：通过使所述第1轮胎形状的胎圈部按照胎圈宽度比轮辋宽度大的方式扩展，从而胎体线变形为下部鼓胀的阿多福形状；基于所述第2轮胎形状设计轮胎硫化模具的轮廓的阶段；以及采用轮胎硫化模具对生胎进行硫化的阶段。

由此，能够使用夹持宽度比轮辋宽度宽的轮胎硫化模具制造在基准充气状态下成为自然平衡形状的轮胎。因此，在基准充气状态下，能够对胎体施加均匀的张力。由此，能够提高轮胎刚性(特别是横向刚性)，能够抑制质量增加，并且能够提高操纵稳定性。

附图说明

图1是本发明的一个实施方式的充气轮胎的基准充气状态下的子午截面图。

图2是将图1的胎圈部放大而示出的子午截面图。

图3的(A)是示出第1轮胎形状的子午截面图，图3的(B)是示出第2轮胎形状的子午截面图。

图4是将第2轮胎形状的胎圈部放大而示出的子午截面图。

图5是示出使用基于第2轮胎形状设计的轮胎硫化模具对生胎进行硫化的阶段的子午截面图。

图6是示出比h/H与标称宽度的关系的曲线图。

图7是示出胎面半径与标称宽度的关系的曲线图。

标号说明

1：充气轮胎；2：胎面部；3：胎侧部；4：胎圈部；5：胎圈芯；6：胎体；8：胎圈三角胶；8i：胎圈三角胶的内区域；8o：胎圈三角胶的外区域；8s：胎圈三角胶的半径方向内表面；20：硫化模具；BL：胎圈基线；Co：轮胎赤道面；J：自然平衡形状；Pm：轮胎轴向中点；Po：半径方向外端点；P1：第1点；P2：第2点；F1：第1轮胎形状；F2：第2轮胎形状；R：胎面半径；Tw/2：胎面半宽；CW：夹持宽度；RW：轮辋宽度；Y：基准充气状态。

具体实施方式

以下，对本发明的实施方式进行详细说明。

图1、图2示出基准充气状态Y下的充气轮胎1的子午截面。为了便于说明，在图1、图2中省略标准轮辋而进行描绘。如图1所示，本实施方式的充气轮胎1具有：胎体6，其从胎面部2通过胎侧部3而绕胎圈部4的胎圈芯5折返；以及胎圈三角胶8，其配设于胎圈部4。

胎体6由1层以上、在本例中为1层的胎体帘布层6A形成，该胎体帘布层6A是将胎体帘线相对于轮胎周向例如以75゜～90゜的角度排列而成的。该胎体帘布层6A在横跨胎圈芯5、5之间的帘布层主体部6a的两端具有绕胎圈芯5从轮胎轴向内侧向外侧折返的帘布层折返部6b。另外，在胎体6的半径方向外侧配设有胎面加强用的带束层7。

带束层7由2层以上、在本例中为2层的带束帘布层7A、7B形成，该带束帘布层7A、7B是将带束帘线相对于轮胎周向例如以10゜～35゜的角度排列而成的。带束帘布层7A和带束帘布层7B是使带束帘线的倾斜的朝向相互不同而进行配设的。在本例中，出于提高高速行驶性能的目的，可以在带束层7的半径方向外侧设置将冠带帘线沿轮胎周向呈螺旋状卷绕而成的冠带层9。作为冠带层9，可以适当地使用仅覆盖带束层7的外端部的左右一对的边缘冠带帘布层以及覆盖带束层7的大致整个宽度的全冠带帘布层。在本例中，示出由边缘冠带帘布层和全冠带帘布层构成的情况。

另外，对于胎体帘线、带束帘线和冠带帘线没有特别限制，可以适当地采用以往的轮胎用帘线。

胎圈三角胶8从与胎圈芯5接触的半径方向内表面8s通过帘布层主体部6a与帘布层折返部6b之间而向半径方向外侧延伸。

如图2所示，在基准充气状态Y下的轮胎子午截面中，胎圈部4的基准线N相对于轮胎半径方向线X的角度θ在28°～35°的范围内。所述基准线N是指通过胎圈三角胶8的所述半径方向内表面8s的轮胎轴向中点Pm和胎圈三角胶8的半径方向外端点Po的直线。

如在后述的第2发明(制造方法的发明)中所说明的那样，在使用夹持宽度CW比轮辋宽度RW宽的轮胎硫化模具20形成在基准充气状态Y下胎体线L成为自然平衡形状J的充气轮胎1的情况下，将所述角度θ限制在28°～35°的范围内是重要的。若角度θ偏离所述范围，则难以在基准充气状态Y下使胎体线L成为自然平衡形状J。其结果是，作为本发明的课题的在基准充气状态Y下使施加至胎体6的张力均匀化、提高轮胎刚性(特别是横向刚性)、提高操纵稳定性变得困难。

另外，与以往的充气轮胎的角度相比，所述角度θ的范围相对较大，胎圈三角胶8成为相对倒伏的形状。因此，针对横向力难以变形等横向刚性变大，能够进一步提高操纵稳定性。

为了实现所述课题，优选为，在将胎圈三角胶8划分为比基准线N靠轮胎轴向内侧的内区域8i和比基准线N靠轮胎轴向外侧的外区域8o时，使内区域8i的面积Si与外区域8o的面积So之比Si/So在1.5～3.0的范围内。若比Si/So偏离所述范围，则难以在基准充气状态Y下使胎体线L成为自然平衡形状J，轮胎刚性(特别是横向刚性)减弱，导致操纵稳定性的降低。另外，特别是若比Si/So超过3.0，则外区域8o过小，胎圈三角胶8成为倒伏的形状，从而导致无法充分得到横向刚性的上升效果。

接着，对所述充气轮胎1的制造方法(第2发明)进行说明。

该制造方法包含：设计第1轮胎形状F1的阶段K1；设计第2轮胎形状F2的阶段K2；设计轮胎硫化模具20的轮廓的阶段K3；以及对生胎进行硫化的阶段K4。

如图3的(A)所示，第1轮胎形状F1是在将胎圈部4设定为与标准轮辋的轮辋宽度RW相等的胎圈宽度BW₁的状态下胎体线L成为自然平衡形状J的轮胎形状。该第1轮胎形状F1被设计成所述充气轮胎1在基准充气状态Y下的轮胎形状。

如图3的(B)所示，第2轮胎形状F2是通过使所述第1轮胎形状F1的胎圈部4按照胎圈宽度BW₂比标准轮辋的轮辋宽度RW大的方式进行扩展而使胎体线L变形为下部鼓胀的阿多福形状Lj的轮胎形状，所谓阿多福形状Lj是指在轮胎的径向内侧向轴向鼓胀的轮廓。

对第1轮胎形状F1和第2轮胎形状F2进行比较，如下所述。

(1)在第2轮胎形状F2中，胎体最大宽度的高度位置Q₂比第1轮胎形状F1中的胎体最大宽度的高度位置Q₁低。另外，

(2)在第2轮胎形状F2中，胎体最大宽度6W₂比第1轮胎形状F1中的胎体最大宽度6W₁大。

由此，成为下部鼓胀的阿多福形状Lj。与胎侧部3相比，胎圈部4的刚性相对较大。因此，在将胎圈宽度从BW₁扩展为BW₂时，在胎圈部4处几乎不会发生变形，变形集中于胎侧部3。其结果是，成为上述那样的下部鼓胀的阿多福形状Lj。

这里，第1轮胎形状F1的胎圈宽度BW₁与标准轮辋的轮辋宽度RW相等。另外，第2轮胎形状F2的胎圈宽度BW₂成为轮胎硫化模具20的夹持宽度CW。优选胎圈宽度的增加量Δ(＝BW₂-BW₁)在25mm～38mm的范围内。

如图4中放大所示，优选为，在第2轮胎形状F2的轮胎子午截面中，基准线N₂相对于轮胎半径方向线X的角度θ₂在28°～35°的范围内。基准线N₂与图2的基准充气状态Y的情况同样，以第2轮胎形状F2中的通过胎圈三角胶8的半径方向内表面8s的轮胎轴向中点Pm和胎圈三角胶8的半径方向外端点Po的直线进行定义。

另外，优选为，在第2轮胎形状F2的轮胎子午截面中，胎体最大宽度处距胎圈基线BL的高度h₂与距胎圈基线BL的胎体最大高度H₂(图3的(B)所示)之比h₂/H₂为0.39～0.48。

若角度θ₂低于28度，则难以得到胎体最大宽度的高度位置Q₂降低的下部鼓胀的阿多福形状Lj。相反，若角度θ₂超过35度，则难以以固定的帘线路径来描绘胎体线L。因此，角度θ₂的所述范围设定成以固定的帘线路径形成下部鼓胀的阿多福形状Lj的胎体线L的最佳范围。

另外，当比h₂/H₂低于0.39时，胎体最大宽度的高度h₂过低，从而存在胎体线L在胎圈部4附近弯折的趋势。相反，若比h₂/H₂超过0.48，则胎体最大宽度的高度h₂过高，存在胎体线L在扶壁部附近弯折的趋势。因此，比h₂/H₂的所述范围设定为以固定的帘线路径形成下部鼓胀的阿多福形状Lj的胎体线L的最佳范围。

接着，如图5所示，在阶段K3中，基于第2轮胎形状F2，设计轮胎硫化模具20的轮廓PF。即，与第2轮胎形状F2的外表面F2S的轮廓形状(图3的(B)所示)对应地设计轮胎硫化模具20的轮胎成型面20S(型腔面)的轮廓PF。

另外，在阶段K4中，使用该轮胎硫化模具20对生胎T进行硫化。

这样，在所述制造方法中，通过轮胎硫化模具20进行硫化成型而得到的充气轮胎1形成为与第2轮胎形状F2相同的形状。即，充气轮胎1形成为具有比轮辋宽度RW大的胎圈宽度BW₂(＝夹持宽度CW)。因此，能够抑制由于轮辋组装引起的胎圈部4的压缩应力的产生，从而维持胎圈耐久性，并且能够确保轮辋组装性能(进气性)。

另外，该充气轮胎1在安装于标准轮辋且填充有标准内压的基准充气状态Y下成为与第1轮胎形状F1几乎相同的形状。即，在基准充气状态Y下，充气轮胎1的胎体线L实质上成为自然平衡形状J。因此，在基准充气状态Y下，能够对胎体6施加均匀的张力。由此，能够提高轮胎刚性(特别是横向刚性)，能够抑制质量增加，同时能够提高操纵稳定性。

特别是，与胎侧部3相比，胎圈部4的刚性相对较大。因此，基准充气状态Y下的充气轮胎1的胎圈形状不太会从第2轮胎形状F2的胎圈形状发生变化。即，基准充气状态Y下的充气轮胎1的所述角度θ与第2轮胎形状F2中的角度θ₂几乎相等，可为所述28°～35°的范围。

该角度范围除了如上所述那样设定为以固定的帘线路径形成使下部鼓胀的阿多福形状Lj的胎体线L的最佳范围以外，还可得到下述效果。即，与以往的充气轮胎的角度θ相比，所述角度范围相对较大，胎圈三角胶8成为相对倒伏的形状。因此，横向刚性增大，能够进一步提高操纵稳定性。

如图1所示，优选为，在基准充气状态Y下的充气轮胎1的轮胎子午截面中，胎体最大宽度处距胎圈基线BL的高度h与距胎圈基线BL的胎体最大高度H之比h/H和轮胎的标称宽度W存在下述式(1)的关系。

(-3.0×10^-4×W+0.5863)≤(h/H)≤(-4.0×10^-4×W+0.6520) (1)

在比h/H偏离式(1)的情况下，难以在基准充气状态Y下使胎体线成为自然平衡形状，轮胎刚性(特别是横向刚性)减弱，导致操纵稳定性的降低。

图6是对基于第2发明的制造方法使扁平率和标称宽度W不同而试制各种充气轮胎的情况下的、比h/H与标称宽度W的关系进行描绘而得到的曲线图。对标绘点群的上限进行回归分析，从而得到回归式(a)。另外，对标绘点群的下限进行回归分析，从而得到回归式(b)。

y＝-4.0×10^-4×W+0.6520---(a)

y＝-3.0×10^-4×W+0.5863---(b)

并且，通过满足处于该回归式(a)、(b)之间的范围的所述式(1)，能够得到基于所述制造方法的充气轮胎1。

如图1所示，优选为，在基准充气状态Y下的充气轮胎1的轮胎子午截面中，胎面半径R与轮胎的标称宽度W存在下述式(2)的关系。

(4.43×W-386.7)≤R≤(4.43×W-155.7) (2)

所述胎面半径R是指通过轮胎赤道面Co上的第1点P1和从轮胎赤道面Co起向轮胎轴向两侧隔开胎面半宽Tw/2的60％的距离的两个第2点P2、P2的圆弧的曲率半径。另外，第1点P1和第2点P2、P2是胎面面表面2S上的点。

在胎面半径R偏离式(2)的情况下，难以在基准充气状态Y下使胎体线成为自然平衡形状，轮胎刚性(特别是横向刚性)减弱，导致操纵稳定性的降低。另外，在第2点P2、P2之间的冠部区域中，胎面橡胶2G的量规厚度实质上是固定的，胎体线与胎面表面2S之间的间隔实质上是固定的。

图7是对基于第2发明的制造方法使扁平率和标称宽度W不同而试制各种充气轮胎的情况下的、胎面半径R与标称宽度W的关系进行绘制而得到的曲线图。通过对标绘点群的上限进行回归分析，得到回归式(c)。另外，通过对标绘点群的下限进行回归分析，得到回归式(d)。

y＝4.43×W-155.7 (c)

y＝4.43×W-386.7 (d)

并且，通过满足处于该回归式(c)、(d)之间的范围的所述式(2)，能够得到基于所述制造方法的充气轮胎1。

以上，对本发明特别优选的实施方式进行了详细叙述，但本发明不限于图示的实施方式，可以变形为各种方式并实施。

实施例

基于本发明的制造方法，试制表1的规格的充气轮胎1(轮胎尺寸：225/45R17)。并且，对各试制轮胎的质量、横向弹性(操纵稳定性)进行测定并进行比较。除了表1记载的以外，实质上是相同规格。

(1)质量：

以将比较例1的质量设为100的指数表示。数值越小则越轻量。

(2)横向弹性刚性：

根据对在轮辋(7.5J)、内压(230kPa)下进行轮辋组装的轮胎负载横向力(0.5kN)时的力和胎面中心的移动量计算出横向弹性。并且，以5个阶段对该结果进行评价。数值越大，则横向弹性越大，操纵稳定性越优异。

【表1】

如表所示能够确认，实施例能够抑制质量增加，并且能够提高操纵稳定性。

Claims (7)

1.一种充气轮胎，该充气轮胎具有：胎体，其从胎面部通过胎侧部而绕胎圈部的胎圈芯折返；以及胎圈三角胶，其从与所述胎圈芯接触的半径方向内表面向半径方向外侧延伸，其中，

在安装于标准轮辋且填充有标准内压的基准充气状态下的轮胎子午截面中，

所述胎圈部的基准线N相对于轮胎半径方向线的角度θ在28°～35°的范围，所述基准线N通过所述胎圈三角胶的所述半径方向内表面的轮胎轴向中点和所述胎圈三角胶的半径方向外端点。

2.根据权利要求1所述的充气轮胎，其中，

在所述基准充气状态下的轮胎子午截面中，

在将所述胎圈三角胶划分为比所述基准线N靠轮胎轴向内侧的内区域和比所述基准线N靠轮胎轴向外侧的外区域时，所述内区域的面积Si与所述外区域的面积So之比Si/So在1.5～3.0的范围。

3.根据权利要求1或2所述的充气轮胎，其中，

在所述基准充气状态下的轮胎子午截面中，

在将轮胎的标称宽度设为W时，胎体最大宽度处距胎圈基线的高度h与距胎圈基线的胎体最大高度H之比h/H满足下述式(1)：

(-3.0×10^-4×W+0.5863)≤(h/H)≤(-4.0×10^-4×W+0.6520)(1)。

4.根据权利要求1～3中任一项所述的充气轮胎，其中，

在所述基准充气状态下的轮胎子午截面中，

在将轮胎的标称宽度设为W时，通过轮胎赤道面上的第1点和从所述轮胎赤道面起向轮胎轴向两侧隔开胎面半宽的60％的距离的两个第2点的胎面半径R满足下述式(2)：

(4.43×W-386.7)≤R≤(4.43×W-155.7)(2)。

5.一种充气轮胎的制造方法，其是权利要求1～4中任一项所述的充气轮胎的制造方法，其中，该制造方法包含如下的阶段：

设计第1轮胎形状的阶段，在将胎圈部设定为与标准轮辋的轮辋宽度相等的胎圈宽度的状态下，充气轮胎的胎体线成为自然平衡形状；

设计第2轮胎形状的阶段，通过将所述第1轮胎形状的所述胎圈部按照胎圈宽度比标准轮辋的轮辋宽度大的方式扩展，从而所述胎体线变形为下部鼓胀的阿多福形状；

基于所述第2轮胎形状设计轮胎硫化模具的轮廓的阶段；以及

采用所述轮胎硫化模具对生胎进行硫化的阶段。

6.根据权利要求5所述的充气轮胎的制造方法，其中，

在所述第2轮胎形状中的轮胎子午截面中，

所述基准线N₂相对于轮胎半径方向线的角度θ₂在28°～35°的范围。

7.根据权利要求5或6所述的充气轮胎的制造方法，其中，

在所述第2轮胎形状中的轮胎子午截面中，

胎体最大宽度处距胎圈基线的高度h₂与距胎圈基线的胎体最大高度H₂之比h₂/H₂为0.39～0.48。