CN111823783A - 具有加强部件的充气轮胎 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种具有加强部件的充气轮胎，即，提高结构的设计自由度，来使得加强部件能够应用于断面高度低的低断面轮胎，本发明的一实施例，包括：胎面部，与路面接触；胎侧部，在胎面部的两侧形成胎肩和内衬层并延伸而成；胎体，以一体的方式附着于胎面部和胎侧部的内周面，在胎侧部的两端部形成外翻头；束带层，层叠于胎体的胎面部侧；以及胎圈部，包括胎圈芯、三角胶以及加强部件，胎圈芯从外翻头的内侧向轮毂侧插入，三角胶向胎圈芯的胎面部的侧面插入，加强部件向外翻头的界面插入，在加强部件中，加强部件的胎面部侧的末端位于从三角胶的胎面部侧的末端朝向胎面部侧隔开5mm至10mm的位置。

Description

具有加强部件的充气轮胎
技术领域
本发明涉及一种充气轮胎，更具体地，提高结构的设计自由度来使得加强部件能够应用于断面高度低的低断面轮胎。
背景技术
随着轿车用轮胎(PCR tire：Passenger Car Radial tire)的高英寸(high inch)化，对低断面(Low Series)轮胎的性能要求也在提高。
提高操控性能的方案之一的钢加强部件(steel reinforcement material)因很难在断面高度(SH：Section Height)低的轮胎中确保三角胶/胎体/钢加强部件末端的隔开距离，从而很难应用于低断面轮胎。
并且，考虑到发生在胎体末端(End Point)的应力集中现象，需要一种设定末端位置的设计技术，这种设计技术的现有技术有日本授权专利第8076322号(以下简称“322”专利)，其中，胎体末端的位置位于重结构的胎圈钢丝的下端，以提高耐久性。
还有日本公开专利专开2010-143285号(以下简称“285”专利)，其中公开了如下的充气轮胎，即，在与轮辋凸缘接触的接触面形成突起部的突起轮胎中，胎体层的端部及构成胎圈部的构成部件的端部在轮胎直径方向内侧以超出相对于轮胎断面达到大于50％且小于70％的范围而配置。
图1为示出作用于普通轮胎胎圈部的拉伸及压缩力的图。
如图1所示，现有技术“322”专利的问题在于，胎体的末端处于胎圈部的压缩区域，仍存在耐久性的问题。
另外，现有技术“285”专利的问题在于，由于低断面轮胎的断面高度低，无法解决需使应力集中的胎体末端的位置隔开的问题，因此无法应用于低断面轮胎。
因此，在现有技术中，为了既能够确保所需的操控性能又能够提高耐久性，在胎体界面之间配置了钢加强部件(SRFM：Steel Reinforcement Material)。图2示出在现有技术中将钢加强部件配置于胎体界面之间的结构。但是，这种结构对作为三角胶上部区域的C区域过度加强，导致轮胎的总重量不必要地增加，存在转向阻抗性能此消彼长(trade off)的问题，在低断面轮胎中，将很难设定D区间，因此需对胎体末端进行隔开处理，将出现耐久性的问题。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本授权专利第8076322号
专利文献2：日本公开专利专开2010-143285号
发明内容
发明要解决的问题
因此，本发明用于解决如上所述的现有技术中的问题，本发明提供一种具有加强部件的充气轮胎，其中，加强部件的结构得到改善并提高了设计自由度，以便通过轻松确保三角胶/胎体/钢加强部件的末端隔开距离来可使加强部件轻松地被应用到低断面轮胎。
用于解决问题的手段
用于实现本发明的目的的本发明的一实施例提供一种具有加强部件的充气轮胎，其特征在于，包括：胎面部100，与路面接触；胎侧部200，在上述胎面部100的两侧形成胎肩和内衬层300并延伸而成；胎体3，以一体的方式附着于上述胎面部100和上述胎侧部200的内周面，在胎侧部200的两端部形成外翻头3c；束带层4，层叠于上述胎体3的上述胎面部100侧；以及胎圈部P，包括胎圈芯1、三角胶2以及加强部件10，上述胎圈芯1从上述外翻头3c的内侧向轮毂侧插入，上述三角胶2向上述胎圈芯1的上述胎面部100的侧面插入，上述加强部件10向上述外翻头3c的界面插入，在上述加强部件10中，上述加强部件10的上述胎面部100侧的末端10a位于从上述三角胶2的上述胎面部100侧的末端2a朝向上述胎面部100侧隔开5mm至10mm的位置。
本发明的特征在于，上述加强部件10的轮毂侧的末端10b的位置在上述胎圈芯1的胎圈芯加强部件侧的面1a的范围内。
本发明的特征在于，考虑到对操控刚性的需求，上述加强部件10为能够在15℃至45℃范围内弯曲的压延物。
本发明的特征在于，上述胎体3在以包围上述胎圈芯1的方式外翻后，胎体末端31位于上述胎圈芯1的胎圈芯加强部件侧的面1a的范围内。
本发明的特征在于，上述胎体3以包括上述胎体末端31的端部与上述加强部件10重叠5mm至7mm的方式形成。
本发明的特征在于，上述胎体3具有轮毂侧第一胎体层3a和上述束带层4侧的第二胎体层3a叠层而成的2Ply结构，上述第一胎体层3a的第一胎体层末端3a1在以包围上述胎圈芯1的方式外翻后，位于上述胎圈芯轮毂侧的面1b的范围内。
本发明的特征在于，上述第二胎体层3b的第二胎体层末端3b1在以包围上述胎圈芯1的方式外翻后，位于上述胎圈芯加强部件侧的面1a的范围内。
本发明的特征在于，上述第二胎体层3b的包括上述第二胎体层末端3b1的端部与上述加强部件10重叠5mm至7mm。
发明效果
根据如上所述的本发明一实施例的充气轮胎，通过提高三角胶/胎体/钢加强部件的设计自由度，来轻松确保三角胶/胎体/钢加强部件的末端的隔开距离，可使加强部件更轻松地被应用到断面高度低的低断面轮胎。
附图说明
图1为示出现有技术中的轮胎胎圈部的拉伸及压缩力的图。
图2为示出现有技术中的将钢加强部件配置于胎体界面之间的图。
图3为本发明实施例的具有加强部件的充气轮胎的胎圈部的剖视图。
图4为简要示出本发明实施例的1Ply结构轮胎胎圈部的胎体和钢加强部件结构的图。
图5为简要示出本发明实施例的2Ply结构轮胎胎圈部的胎体和钢加强部件结构的图。
图6为普通2Ply轮胎(225/45R17)(1号模型(M1))的特性/性能测试表。
图7为在胎体界面上加强了钢加强部件的普通2Ply轮胎(225/45R17)(2号模型(M2))的特性/性能分析结果表。
图8为应用本发明实施例的胎体外翻头结构和钢加强部件的2Ply轮胎(225/45R17)(3号模型(M3))的特性/性能分析结果表。
图9为1号至3号模型的分析压力、能量、刚性分布图表。
图10A、图10B、图10C为1号至3号模型的能量、刚性对比图表。
图11为普通1Ply轮胎(225/45R17)(4号模型(M4))的特性/性能测试表。
图12为在胎体界面上加强了钢加强部件的普通1Ply轮胎(225/45R17)(5号模型(M5))的特性/性能分析结果表。
图13为应用本发明实施例的胎体外翻头和钢加强部件的2Ply轮胎(225/45R17)(6号模型(M6))的特性/性能分析结果表。
附图标记的说明
100：胎面部
200：胎侧部
300：内衬层
P：胎圈部
1：胎圈芯(Bead core)
1a：胎圈芯加强部件侧的面
1b：胎圈芯轮毂侧的面
2：三角胶
2a：三角胶末端
3：胎体(Carcass)
3a：第一胎体层
3a1：第一胎体层末端
3b：第二胎体层
3b1：第二胎体层末端
3c：外翻头
31：胎体末端
4：束带层
6：轮辋(Rim)
7：胎趾(Bead toe)部
10：加强部件(Reinforcement Material)
10a：加强部件的胎面部侧末端
10b：加强部件的轮毂侧末端
具体实施方式
在以下对本发明进行说明的过程中，若判断为对于公知功能或结构的具体说明有可能造成混淆本发明的主旨，则将省略其详细说明。
可对基于本发明的概念的实施例实施多种变形，可以有多种实施方式，因此，在附图中例示出特定实施例，并将在本说明书或申请书中详细进行说明。但是，这并不用于将本发明的概念所涉的实施例限定在特定的公开实施方式，应该理解的是，本发明包括本发明的思想及技术范围内的所有变更、等同技术方案乃至代替技术方案。
当提到某结构要素与其他结构要素“相连接”或“相衔接”时，可以理解为与其他结构要素直接连接或直接衔接，也可以理解为在它们之间设置其他结构要素。相反，若提到某结构要素与其他结构要素“直接连接”或“直接衔接”时，则应理解为它们之间没有其他结构要素。表达结构要素之间的关系的其他用语，比如“……之间”、“就在……之间”或“与……相邻”、“直接与……相邻”也如上述解释一样。
在本说明书中使用的术语仅仅用于说明特定的实施例，并不用于限定本发明。若没有特别的说明，单数的表达也包括复数的表达。在本说明书中，应该理解的是，“包括”或“具有”等术语用于指定本说明书中记载的特征、数字、步骤、动作、结构要素、配件或它们的组合的存在，并不用于事先排除一个或多个其他特征、数字、步骤、动作、结构要素、配件或它们的组合的存在或附加可能性。
以下，将参照示出本发明实施例的附图来更详细地说明本发明。
图3为本发明实施例的具有加强部件的充气轮胎的胎圈部的剖视图。
如图3所示，本发明实施例的充气轮胎为1Ply结构，其特征在于，包括：胎面部100，与路面接触；胎侧部200，在上述胎面部100的两侧形成胎肩和内衬层300并延伸而成；胎体3，以一体的方式附着于上述胎面部100和上述胎侧部200的内周面，在胎侧部200的两端部形成外翻头3c；束带层4，层叠于上述胎体3的上述胎面部100侧；以及胎圈部P，包括胎圈芯1、三角胶2以及加强部件10，上述胎圈芯1从上述外翻头3c的内侧向轮毂侧插入，上述三角胶2向上述胎圈芯1的上述胎面部100的侧面插入，上述加强部件10向上述外翻头3c的界面插入，在上述加强部件10中，上述加强部件10的上述胎面部100侧的末端10a位于从上述三角胶2的上述胎面部100侧的末端2a朝向上述胎面部100侧隔开5mm至10mm的位置。并且，上述加强部件10的轮毂侧的末端的位置在上述胎圈芯1的胎圈芯加强部件侧的面1a的范围内。
考虑到对操控刚性的需求，上述加强部件10为能够在15℃至45℃范围内弯曲的钢丝压延物、碳材料或塑料等。
图4为简要示出本发明实施例的1Ply结构充气轮胎胎圈部的胎体和钢加强部件结构的图。
如图4所示，具有上述结构的本发明实施例的具有加强部件的轮胎可形成1Ply结构。
在此情况下，本发明的特征在于，上述胎体3在以包围上述胎圈芯1的方式外翻后，胎体末端31位于上述胎圈芯1的胎圈芯加强部件侧的面1a的范围内。
并且，本发明的特征在于，上述胎体3以包括上述胎体末端31的端部与上述加强部件10重叠5mm至7mm的方式形成。
图5为简要示出本发明实施例的2Ply结构轮胎胎圈部的胎体和钢加强部件结构的图。
如图5所示，图3中的本发明实施例的具有加强部件的充气轮胎可形成2Ply结构。
在此情况下，本发明的特征在于，上述胎体3具有轮毂侧第一胎体层3a和上述束带层4侧的第二胎体层3a叠层而成的2Ply结构，上述第一胎体层3a的第一胎体层末端3a1在以包围上述胎圈芯1的方式外翻后，位于上述胎圈芯轮毂侧的面1b的范围内。
本发明的特征在于，上述第二胎体层3b的第二胎体层末端3b1在以包围上述胎圈芯1的方式外翻后，位于上述胎圈芯加强部件侧的面1a的范围内。
而且，上述第二胎体层3b的包括上述第二胎体层末端3b1的端部与上述加强部件10重叠5mm至7mm。
为检验本发明的充气轮胎的设计自由度的提高、转向阻抗性能的改善及耐久性的提高进行了实验。
<实验例>
实验1
制作尺寸为225/45R17的，现有技术的2Ply充气轮胎(1号模型(M1))、现有技术的插入钢加强部件的2Ply充气轮胎(2号模型(M2))以及具有本发明实施例的胎体外翻头和加强部件结构的2Ply充气轮胎(3号模型(M3))，测量它们的应变能密度(SED：Strain EnergyDensity)、轮胎纵向刚性(KV)、扭转方向刚性(KD)。
图6为普通2Ply充气轮胎(225/45R17)(1号模型(M1))的特性/性能测试表，图7为在胎体界面上加强了钢加强部件的普通2Ply充气轮胎(225/45R17)(2号模型(M2))的特性/性能分析结果表，图8为应用本发明实施例的胎体外翻头结构和钢加强部件的2Ply轮胎(225/45R17)(3号模型(M3))的特性/性能分析结果表，图9为1号至3号模型的分析压力、能量、刚性分布图表，图10A、图10B、图10C为1号至3号模型的能量、刚性对比图表。
如图6至图10A、图10B、图10C所示，作为不具备加强部件的2Ply结构的充气轮胎的2号模型，如同在现有技术的说明部分中的内容，由于作为三角胶的上部区域的C区域得到过度加强，不必要地增加了轮胎总重量，存在转向阻抗此消彼长(trade off)的问题，对于低断面轮胎而言，很难设定D区间，需执行胎体末端的隔开处理，这将导致耐久性方面存在问题，因此无法应用于低断面轮胎，即使应用于低断面轮胎，也会因重量的增加而导致转向阻抗增加的问题。
对于本发明实施例的具有胎体外翻头结构及加强部件结构的具有加强部件的充气轮胎而言，即在3号模型中，在使重量和转向阻抗最小化的同时，提高了耐久性(SED)，这呈现出乘车舒适感(KV，纵向刚性)及附着摩擦力(traction)(KD，扭转方向刚性)得到提高的结果，由此提高了能够将加强部件应用于低断面轮胎的设计自由度，得出能够制造提高转向阻抗性能、耐久性、乘车舒适感及附着摩擦力的具有加强部件的低断面充气轮胎的结论。
实验2
制作尺寸为225/45R17的，现有技术的1Ply充气轮胎(4号模型(M4))、现有技术的插入钢加强部件(SRFM)的1Ply充气轮胎(5号模型(M5))以及本发明实施例的具有胎体外翻头结构及加强部件结构的1Ply充气轮胎(6号模型(M6))，测量它们的应变能密度(SED：Strain Energy Density)、轮胎纵向刚性(KV)、扭转方向刚性(KD)。
图11为普通1Ply轮胎(225/45R17)(4号模型(M4))的特性/性能测试表，图12为在胎体界面上加强了钢加强部件的普通1Ply充气轮胎(225/45R17)(5号模型(M5))的特性/性能分析结果表，图13为应用本发明实施例的胎体外翻头和钢加强部件的1Ply充气轮胎(225/45R17)(6号模型(M6))的特性/性能分析结果表。
如图11至图12所示，将本发明应用于1Ply结构的充气轮胎时，得到了与1号模型至3号模型的实验相同的提高以及倾向的实验结果。
即，本发明通过恰当地设定加强部件的末端及胎体层的末端的位置，来提高了设计自由度，解决了现有技术的低断面充气轮胎因断面高度低、钢加强部件的末端刚性变化大而引起压力集中并导致难以设定钢加强部件末端位置的问题。由此，本发明使得具有加强部件的低断面充气轮胎的制造变得容易。并且，本发明通过能够在低断面充气轮胎中应用加强部件，来提高充气轮胎的耐久性，使得在相对于重量的燃油消耗等方面出现的此消彼长(trade off)效果最小化，同时改善了乘车舒适感和附着摩擦力等性能。
以上，通过优选实施例具体记述了本发明的技术思想，但上述实施例并不用于限定本发明，而是用于对本发明进行说明。并且，只要是本发明技术领域的普通技术人员就能够理解，可在本发明的技术思想的范围内实现多种实施例。因此，本发明真正的技术保护范围根据所附的发明要求保护范围中的技术思想而定。

Claims (8)

1.一种具有加强部件的充气轮胎，其特征在于，
包括：
胎面部(100)，与路面接触；
胎侧部(200)，在上述胎面部(100)的两侧形成胎肩和内衬层(300)并延伸而成；
胎体(3)，以一体的方式附着于上述胎面部(100)和上述胎侧部(200)的内周面，在胎侧部(200)的两端部形成外翻头(3c)；
束带层(4)，层叠于上述胎体(3)的上述胎面部(100)侧；以及
胎圈部(P)，包括胎圈芯(1)、三角胶(2)以及加强部件(10)，上述胎圈芯(1)从上述外翻头(3c)的内侧向轮毂侧插入，上述三角胶(2)向上述胎圈芯(1)的上述胎面部(100)的侧面插入，上述加强部件(10)向上述外翻头(3c)的界面插入，
在上述加强部件(10)中，上述加强部件(10)的上述胎面部(100)侧的末端(10a)位于从上述三角胶(2)的上述胎面部(100)侧的末端(2a)朝向上述胎面部(100)侧隔开5mm至10mm的位置。
2.根据权利要求1所述的具有加强部件的充气轮胎，其特征在于，上述加强部件(10)的轮毂侧的末端(10b)的位置在上述胎圈芯(1)的胎圈芯加强部件侧的面(1a)的范围内。
3.根据权利要求1所述的具有加强部件的充气轮胎，其特征在于，考虑到对操控刚性的需求，上述加强部件(10)为能够在15℃至45℃范围内弯曲的压延物。
4.根据权利要求1所述的具有加强部件的充气轮胎，其特征在于，上述胎体(3)在以包围上述胎圈芯(1)的方式外翻后，胎体末端(31)位于上述胎圈芯(1)的胎圈芯加强部件侧的面(1a)的范围内。
5.根据权利要求4所述的具有加强部件的充气轮胎，其特征在于，上述胎体(3)以包括上述胎体末端(31)的端部与上述加强部件(10)重叠5mm至7mm的方式形成。
6.根据权利要求1所述的具有加强部件的充气轮胎，其特征在于，
上述胎体(3)具有轮毂侧第一胎体层(3a)和上述束带层(4)侧的第二胎体层(3a)叠层而成的2Ply结构，
上述第一胎体层(3a)的第一胎体层末端(3a1)在以包围上述胎圈芯(1)的方式外翻后，位于上述胎圈芯轮毂侧的面(1b)的范围内。
7.根据权利要求6所述的具有加强部件的充气轮胎，其特征在于，上述第二胎体层(3b)的第二胎体层末端(3b1)在以包围上述胎圈芯(1)的方式外翻后，位于上述胎圈芯加强部件侧的面(1a)的范围内。
8.根据权利要求6所述的具有加强部件的充气轮胎，其特征在于，上述第二胎体层(3b)的包括上述第二胎体层末端(3b1)的端部与上述加强部件(10)重叠5mm至7mm。
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