CN112055664A - 充气轮胎 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及降低轮胎噪声并且降低滚动阻力而且提高操纵稳定性能的充气轮胎。底胎面橡胶的平均厚度在中央区域中比胎肩区域中大,60℃下的损耗角正切tanδ在顶胎面橡胶中比底胎面橡胶中高,在中央区域中,顶胎面橡胶的截面面积CAI与底胎面橡胶的截面面积UAI之比CAI/UAI为0.15以上且0.95以下。
Description
技术领域
本发明涉及降低轮胎噪声并且降低滚动阻力而且提高操纵稳定性能的充气轮胎。
背景技术
近年来,担心汽车噪声对地球环境的影响,关于降低汽车噪声中尤其是轮胎旋转时的噪声的技术提出了多种多样的方案。
例如,提出了如下的充气轮胎:通过在外侧陆部的表面形成沿轮胎旋转方向后侧的开口端边缘延伸的突条9,并且使这些突条的顶部位于比相对于轮胎旋转方向前侧的开口端边缘的周向切线靠半径方向内侧处,从而降低了行驶时的轮胎噪声(专利文献1)。在专利文献1中,在胎面表面形成突条,抑制与该突条互相重叠的部位的带束层的轮胎径向的振动幅度而实现轮胎噪声的降低。
另外,提出了如下的充气轮胎:关于周向带束,通过将至少包含轮胎赤道的、具有该周向带束的轮胎宽度方向最大宽度的0.2倍以上且0.7倍以下的轮胎宽度方向宽度的轮胎宽度方向区域设为中央区域,使该中央区域的任意部分的每单位宽度的轮胎周向刚性均比相邻的两胎肩区域的任意部分的每单位宽度的轮胎周向刚性高,将一方的胎肩区域的宽度设为另一方的胎肩区域的宽度的1.5倍以上且8.0倍以下,从而提高了噪声性能(专利文献2)。在专利文献2中,通过提高周向带束的刚性而减少辐射音,另外使周向带束的2个胎肩区域的宽度不对称,使这些胎肩区域中的振动模式不同而降低声音的峰值等级,从而实现轮胎噪声的降低。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开2017-105411号公报
专利文献2:日本特开2016-68834号公报
发明内容
发明所要解决的课题
如上所述,在专利文献1、2中,均基于突条的形成或周向带束的改良这样的所谓的由轮胎构造引起的作用来降低轮胎噪声。然而,原本,如何选择胎面橡胶所使用的橡胶材料对轮胎噪声的降低有很大的影响,但在专利文献1、2中完全没有公开关于这样的材料的选择的见解。因此,在专利文献1、2的技术中还存在改良的余地。
另外,近年来,大多不仅要求轮胎噪声的降低,而且同时也要求降低滚动阻力以实现燃耗的降低、提高操纵稳定性能以提高驾驶员的安心感。另外,预测到以后会以更高的水平要求在考虑地球环境的同时降低驾驶员的负担而且安全地操纵汽车。
本发明是基于上述情况而做出的发明,其目的在于提供平衡良好地实现轮胎噪声的降低、滚动阻力的降低、以及操纵稳定性能的提高的充气轮胎。
用于解决课题的技术方案
本发明涉及的充气轮胎具备:胎体,由至少1个胎体帘布层构成;带束,配置在上述胎体的轮胎径向外侧并且包括包含帘线的带束层;以及胎面橡胶,配置在上述带束的轮胎径向外侧并且构成胎面部的一部分,所述充气轮胎在上述胎面部形成有合计宽度为接地宽度的15%以上的至少1条周向主槽,其中,
上述胎面橡胶包括底胎面橡胶(英文:under tread rubber)、和形成于上述底胎面橡胶的轮胎径向外侧并且由硬度比底胎面橡胶的硬度高的橡胶构成的顶胎面橡胶(英文:cap tread rubber),
在组装于规定轮辋(日文:規定リム)并填充了规定内压(日文:規定内圧)的75%并且负荷了最大负荷能力的100%的载荷的状态下,在轮胎子午剖视图中,在将轮胎接地宽度在轮胎宽度方向上分割成4份而得的轮胎宽度方向中央的2个区域设为中央区域,另一方面,将剩余的2个区域分别设为胎肩区域的情况下,上述底胎面橡胶的平均厚度在中央区域中比胎肩区域中大,
60℃下的损耗角正切tanδ在顶胎面橡胶中比底胎面橡胶中高,
在上述中央区域中,在比从上述周向主槽的槽底起向轮胎径向外侧离开1.6mm的位置处与轮胎轮廓线平行地延伸的假想线靠轮胎径向内侧的区域中,上述顶胎面橡胶的截面面积CAI与上述底胎面橡胶的截面面积UAI之比CAI/UAI为0.15以上且0.95以下。
发明的效果
在本发明涉及的充气轮胎中,不仅对底胎面橡胶与顶胎面橡胶之间的硬度的关系施加了改良,尤其是,还对中央区域与胎肩区域中的底胎面橡胶的平均厚度的关系、底胎面橡胶与顶胎面橡胶之间的损耗角正切tanδ关系、以及中央区域中的顶胎面橡胶的截面面积CAI与底胎面橡胶的截面面积UAI的关系施加了改良。其结果,根据本发明涉及的充气轮胎,能够平衡良好地改善轮胎噪声、滚动阻力、以及操纵稳定性能。
附图说明
图1是示出本发明的实施方式涉及的充气轮胎的轮胎子午剖视图。
图2是示出图1所示的本实施方式的充气轮胎的胎面花纹的俯视图。
具体实施方式
以下,基于附图对本发明涉及的充气轮胎的实施方式(以下所示的基本方式和附加方式1~5)详细地进行说明。此外,这些实施方式并不限定本发明。另外,在该实施方式的构成要素中,包括本领域技术人员能够置换且容易置换的要素或实质上相同的要素。而且,该实施方式所包含的各种方式能够在本领域技术人员显而易见的范围内任意地进行组合。
[基本方式]
以下,关于本发明涉及的充气轮胎,对其基本方式进行说明。在以下的说明中,轮胎径向是指与充气轮胎的旋转轴正交的方向,轮胎径向内侧是指在轮胎径向上朝向旋转轴侧,轮胎径向外侧是指在轮胎径向上离开旋转轴侧。另外,轮胎周向是指以上述旋转轴为中心轴的周向。而且,轮胎宽度方向是指与上述旋转轴平行的方向,轮胎宽度方向内侧是指在轮胎宽度方向上朝向轮胎赤道面(轮胎赤道线)侧,轮胎宽度方向外侧是指在轮胎宽度方向上离开轮胎赤道面侧。此外,轮胎赤道面是指与充气轮胎的旋转轴正交并且通过充气轮胎的轮胎宽度的中心的平面。
图1是示出本发明的实施方式涉及的充气轮胎的轮胎子午剖视图。此外,图1示出将该充气轮胎10组装于规定轮辋并填充规定内压的75%并且负荷了最大负荷能力的100%的载荷的状态。该图所示的充气轮胎10具备:胎体12,由至少1个(在该图中为1个)胎体帘布层构成;带束14,配置在胎体12的轮胎径向外侧并且包括包含帘线的带束层14a、14b;以及胎面橡胶16,配置在带束14的轮胎径向外侧并且构成胎面部T的一部分。此外,在图1所示的例子中,以覆盖带束层14a、14b的轮胎宽度方向外端部的方式,在带束层14b的轮胎径向外侧形成有由2个带束覆盖层18a、18b构成的带束覆盖件18。
在此,规定轮辋是指JATMA所规定的“適用リム(应用轮辋)”、TRA所规定的“DesignRim(设计轮辋)”、或ETRTO所规定的“Measuring Rim(测量轮辋)”。另外,规定内压是指JATMA所规定的“最高空気圧(最高气压)”、TRA所规定的“TIRE LOAD LIMITS AT VARIOUSCOLD INFLATION PRESSURES(各种冷充气压力下的轮胎负荷极限)”的最大值、或ETRTO所规定的“INFLATION PRESSURES(充气压力)”。而且,最大负荷能力是指JATMA所规定的“最大負荷能力(最大负荷能力)”、TRA所规定的“TIRE LOAD LIMITS AT VARIOUS COLD INFLATIONPRESSURES(各种冷充气压力下的轮胎负荷极限)”的最大值、或ETRTO所规定的“LOADCAPACITY(负荷能力)”。
图2是示出图1所示的本实施方式的充气轮胎的胎面花纹的俯视图。此外,图2中的附图标记E1、E2分别表示接地端线(将连续的接地端在轮胎周向上相连的线)。如图2所示,在充气轮胎10中,在胎面部T形成有合计宽度为接地宽度的15%以上的4条周向主槽22(22a~22d)。在此,主槽是指JATMA所规定的具有磨耗指示器的显示义务的槽,一般是指具有胎面宽度TW的2%以上的宽度的槽。此外,在本说明书中,槽宽是指在槽的开口部处在与槽的延伸方向垂直的方向上测定出的、相邻的陆部彼此之间的尺寸。此外,在图2所示的例子中,除了周向主槽22以外,如该图所示,还形成有横槽24、周向细槽26、倾斜槽28、30。
在本实施方式的充气轮胎10中,如图1所示,胎面橡胶16包括底胎面橡胶16a(该图的斜线部分)、和形成于底胎面橡胶16a的轮胎径向外侧并且由硬度比底胎面橡胶16a的硬度高的橡胶构成的顶胎面橡胶16b。在行驶时带束14和顶胎面橡胶16b表现出不同的举动的情况下,底胎面橡胶16a对这些举动起到缓冲的作用,由此底胎面橡胶16a是用于降低轮胎噪声的部位,使用较柔软的橡胶是有效的。与此相对,顶胎面橡胶16b是在行驶时与路面接触的部分,从耐磨耗性等观点出发,使用较硬的橡胶是有效的。
在以上那样的前提下,在本实施方式的充气轮胎10中,如图1所示,在组装于规定轮辋并填充了规定内压的92%并且负荷了最大负荷能力的75%的载荷的状态下,在轮胎子午剖视图中,在将轮胎接地宽度4W在轮胎宽度方向上分割成4份而得的轮胎宽度方向中央的2个区域设为中央区域Ce,另一方面,将剩余的2个区域分别设为胎肩区域Sh、Sh的情况下,底胎面橡胶16a的平均厚度在中央区域Ce中比胎肩区域Sh中大。
另外,在本实施方式的充气轮胎10中,60℃下的损耗角正切tanδ(损耗弹性模量/储能弹性模量)在顶胎面橡胶16b中比底胎面橡胶16a中高。
而且,在本实施方式的充气轮胎10中,在中央区域Ce中,在比从周向主槽22的槽底起向轮胎径向外侧离开1.6mm的位置处与轮胎轮廓线(假设不存在槽的情况下的轮胎的外轮廓)平行地延伸的假想线L靠轮胎径向内侧的区域中,顶胎面橡胶16b的截面面积CAI与底胎面橡胶16a的截面面积UAI之比CAI/UAI为0.15以上且0.95以下。
(作用等)
在本实施方式的充气轮胎中,在图1所示的轮胎子午剖视图中,使底胎面橡胶16a的平均厚度在中央区域Ce中比胎肩区域Sh中大。由此,在始终与路面接触的中央区域Ce中,由于多使用较柔软的底胎面橡胶16a而能够降低轮胎噪声,另一方面,在胎肩区域Sh中,通过使底胎面橡胶16a的平均厚度较小而在行驶时能够进行充分的挠曲,从而不会使接地宽度过大,能够降低滚动阻力,并且,在胎肩区域Sh中,由于顶胎面橡胶的比率提高,所以能够提高块刚性而也能够改善操纵稳定性能(作用1)。
在本实施方式的充气轮胎中,使60℃下的损耗角正切tanδ(损耗弹性模量/储能弹性模量)在顶胎面橡胶16b中比底胎面橡胶16a中高。在此,之所以选择了60℃,是因为60℃下的拉伸变形频率是与轮胎旋转1周的变形频率大致相同的频率。已知损耗角正切tanδ依赖于拉伸变形频率(具体而言为比例),因此若拉伸变形频率相同,则能够判断为损耗角正切tanδ也大致相同。
通过选择这样的损耗角正切tanδ,而将粘性较高的橡胶用于顶胎面橡胶16b,由此能够提高橡胶的摩擦力,其结果,转弯时的抓地力提高而能够提高操纵稳定性(作用2)。
而且,在本实施方式的充气轮胎中,通过将比CAI/UAI设为0.15以上,从而在一定程度行驶而顶胎面橡胶16b磨耗了的状态下,不会使柔软的底胎面橡胶16a的比例过多,能够提高块刚性而实现优异的操纵稳定性能(作用3)。
与此相对,通过将比CAI/UAI设为0.95以下,从而即使在一定程度行驶而顶胎面橡胶16b磨耗了的状态下,也不会使硬的顶胎面橡胶16b的比例过多,进而能够降低轮胎噪声(作用4)。
此外,比CAI/UAI优选设为0.2以上且0.9以下,更优选设为0.25以上且0.85以下。
如以上所示,在本实施方式的充气轮胎中,通过对比TW/SW和比CW100/CW70分别施加改良,上述作用1~4相得益彰,能够平衡良好地实现轮胎噪声的降低、滚动阻力的降低、以及操纵稳定性能的提高。
此外,关于以上所示的本实施方式涉及的充气轮胎,虽然未图示出其整体,但具有与以往的充气轮胎同样的子午截面形状。即,本实施方式的充气轮胎在轮胎子午剖视图中,从轮胎径向内侧朝向外侧具有胎圈部、胎侧部、胎肩部以及胎面部。并且,上述充气轮胎例如具有在轮胎子午剖视图中从胎面部延伸至两侧的胎圈部并绕一对胎圈芯卷绕的胎体层,并且在上述胎体层的轮胎径向外侧具备上述那样的带束层和带束覆盖层。
另外,以上所示的本实施方式的充气轮胎是经过通常的各制造工序、即轮胎材料的混合工序、轮胎材料的加工工序、生胎的成型工序、硫化工序以及硫化后的检查工序等而得到的。在制造本实施方式的充气轮胎的情况下,在硫化用模具的内壁例如形成与图2所示的胎面花纹对应的凸部和凹部,使用该模具进行硫化。
[附加方式]
接着,对能够对本发明涉及的充气轮胎的上述基本方式任意选择性地实施的附加方式1~5进行说明。
(附加方式1)
在基本方式中,优选的是,图1所示的顶胎面橡胶16b的硬度与底胎面橡胶16a的硬度之差在JIS硬度下超过5且小于15(附加方式1)。
在此,JIS硬度是指如JIS K 6253所规定的那样,利用将硬度计用作计测器的方法测定出的值。
通过将上述硬度之差在JIS硬度下设为超过5,从而关于底胎面橡胶16b,在行驶时带束14和顶胎面橡胶16b表现出不同的举动的情况下,能够以高水平对这些举动起到缓冲的作用,另一方面,关于顶胎面橡胶16b,能够以高水平实现行驶时的耐磨耗性等。
与此相对,通过将上述硬度之差在JIS硬度下设为小于15,能够抑制底胎面橡胶16b的硬度过低而胎面橡胶16整体变得过软,进而能够提高块刚性而进一步提高操纵稳定性能。
上述硬度之差在JIS硬度下更优选设为6以上且14以下,极其优选设为7以上且13以下。
(附加方式2)
在基本方式和对基本方式添加了附加方式1的方式中,优选的是,图1、2所示的中央区域Ce中的槽面积比率比胎肩区域Sh中的槽面积比率小(附加方式2)。在此,槽面积比率是指中央区域Ce和胎肩区域Sh各自的胎面内槽比率。
通过使中央区域Ce中的槽面积比率比胎肩区域Sh中的槽面积比小,从而在中央区域Ce中能够使槽较少,所以能够提高块刚性而进一步提高操纵稳定性能。与此相对,由于在胎肩区域Sh中能够使槽较多,所以能够提高未形成有槽的底胎面橡胶16a的比率,能够进一步降低轮胎噪声。另外,在胎肩区域Sh中能够抑制胎面橡胶的总体积,进而能够进一步降低滚动阻力。
(附加方式3)
在基本方式和对基本方式添加了附加方式1、2中的至少任一个的方式中,优选的是,在图1所示的胎面橡胶的比胎肩区域Sh靠轮胎宽度方向外侧的区域中,底胎面橡胶16a的截面面积UAO与顶胎面橡胶16b的截面面积CAO之比UAO/CAO为0.1以下(附加方式3)。
在此,胎面橡胶的比胎肩区域Sh靠轮胎宽度方向外侧的区域是指从胎肩区域Sh的轮胎宽度方向最外侧位置到胎面橡胶的轮胎宽度方向最外位置的区域,是还包括比接地端靠轮胎宽度方向外侧的区域的概念。
通过将比UAO/CAO设为0.1以下,能够充分地确保接地端附近的刚性,能够进一步提高操纵稳定性能。此外,比UAO/CAO更优选设为0.05以下,极其优选设为0。
(附加方式4)
在基本方式和对基本方式添加了附加方式1~3中的至少任一个的方式中,优选的是,图1所示的中央区域Ce的平均胎面厚度CRG与胎肩区域Sh的平均胎面厚度SRG满足0.5mm≤CRG-SRG≤2.5mm(附加方式4)。
在此,平均胎面厚度是指,关于中央区域Ce和胎肩区域Sh的各自,分别以尽可能避开主槽部分且成为等间隔的方式测定任意的5个部位的胎面厚度而得到的数据的平均值。
通过将差(CRG-SRG)设为0.5mm以上,能够对中央区域Ce和胎肩区域Sh的胎面厚度设置一定以上的差,使中央区域Ce相对于胎肩区域Sh在轮胎径向上鼓出,不会过度提高接地宽度,进而能够进一步降低滚动阻力。
与此相对,通过将差(CRG-SRG)设为2.5mm以下,从而不会使中央区域Ce相对于胎肩区域Sh向轮胎径向过度鼓出,能够防止接地形状变形,能够进一步降低滚动阻力。
差(CRG-SRG)更优选设为0.8mm以上且2.3mm以下,极其优选设为1.0mm以上且2.0mm以下。
(附加方式5)
在基本方式和对基本方式添加了附加方式1~4中的至少任一个的方式中,优选的是,具有至少2条周向主槽,在轮胎赤道面CL的各侧存在于轮胎宽度方向最外位置的最外周向主槽存在于胎肩区域,最外周向主槽比位于其轮胎方向内侧且最近的周向主槽宽(附加方式5)。在此,关于最外周向主槽存在于胎肩区域的情况,也包括该主槽的一部分包含于胎肩区域的情况。
例如,关于周向主槽为2条的情况,可举出周向主槽在轮胎赤道面CL的两侧各存在1条的情况等。另外,关于周向主槽为3条的情况,可举出周向主槽在包含轮胎赤道面CL的位置存在1条、在其轮胎宽度方向外侧各存在1条的情况等。像这样,周向主槽也可以不一定存在于包含轮胎赤道面CL的位置。但是,优选的是,周向主槽在轮胎赤道面CL的各侧至少存在1条。
通过使存在于轮胎宽度方向最外位置的最外周向主槽存在于胎肩区域,能够在减少对汽车噪声的影响的同时确保轮胎的排水性。
另外,通过在轮胎赤道面的各侧,最外周向主槽比位于其轮胎方向内侧且最近的周向主槽宽,能够使对轮胎噪声影响力高的中央区域中的周向主槽的槽宽较小,能够进一步降低轮胎噪声。此外,在轮胎赤道面的各侧,最外周向主槽比位于其轮胎方向内侧且最近的周向主槽宽1.0mm以上,从而能够以高水平起到上述效果。
实施例
制作将轮胎尺寸设为195/65R15 91H、并且具有图1所示的轮胎子午截面形状和图2所示的胎面花纹的发明例1~6的充气轮胎和比较例1~4的充气轮胎。此外,这些充气轮胎的细节的诸条件如以下的表1、2所示。
对于这样制作出的发明例1~6的充气轮胎和比较例1~4的充气轮胎,按照以下的要领进行对轮胎噪声、滚动阻力以及操纵稳定性能的评价。
(轮胎噪声)
利用在满足了ISO10844:1994的规定的路面上行驶了时的车外通过音的大小来进行评价。具体而言,使安装有各试验轮胎的试验车辆在测试路线上以速度50km/h进行行驶并从车辆的宽度方向上的两侧测定8次轮胎噪声,并算出其平均值。并且,关于该测定结果,以比较例1为基准而记载了dB差。在表1、2中一并记载该结果。
(滚动阻力)
将各试验轮胎组装于轮辋尺寸为15×6J的车轮并安装于转鼓试验机,在气压为210kPa、负荷载荷为4.82kN的条件下,依据ISO25280来测定滚动阻力系数(RRC)。评价结果使用测定值的倒数,利用以比较例1为100的指数来表示。指数值越大则意味着滚动阻力越小。在表1、2中一并记载该结果。
(操纵稳定性能)
将各试验轮胎组装于轮辋尺寸为15×6J的车轮并安装于乘用车,在干燥路面的测试路线上行驶,并由测试驾驶员进行感官性评价。并且,利用以比较例1为100的指数来表示。指数值越大则意味着操纵稳定性能越高。在表1、2中一并记载该结果。
[表1]
[表2]
根据表1可知,属于本发明的技术范围(即,对中央区域与胎肩区域中的底胎面橡胶的平均厚度的关系、底胎面橡胶与顶胎面橡胶之间的损耗角正切tanδ关系、以及中央区域中的顶胎面橡胶的截面面积CAI与底胎面橡胶的截面面积UAI的关系施加了改良)的发明例1~6的充气轮胎均相比于不属于本发明的技术范围的比较例1~4的充气轮胎,可平衡良好地改善轮胎噪声、滚动阻力、以及操纵稳定性能。
附图标记说明
10 充气轮胎
12 胎体
14 带束
16 胎面橡胶
18 带束覆盖件
Ce 中央区域
CL 轮胎赤道面
Sh 胎肩区域
T 胎面部
Claims (6)
1.一种充气轮胎,具备:胎体,由至少1个胎体帘布层构成;带束,配置在所述胎体的轮胎径向外侧并且包括包含帘线的带束层;以及胎面橡胶,配置在所述带束的轮胎径向外侧并且构成胎面部的一部分,所述充气轮胎在所述胎面部形成有合计宽度为接地宽度的15%以上的至少1条周向主槽,其特征在于,
所述胎面橡胶包括底胎面橡胶、和形成于所述底胎面橡胶的轮胎径向外侧并且由硬度比底胎面橡胶的硬度高的橡胶构成的顶胎面橡胶,
在组装于规定轮辋并填充了规定内压的92%并且负荷了最大负荷能力的75%的载荷的状态下,在轮胎子午剖视图中,在将轮胎接地宽度在轮胎宽度方向上分割成4份而得的轮胎宽度方向中央的2个区域设为中央区域,另一方面,将剩余的2个区域分别设为胎肩区域的情况下,所述底胎面橡胶的平均厚度在中央区域中比胎肩区域中大,
60℃下的损耗角正切tanδ在顶胎面橡胶中比底胎面橡胶中高,
在所述中央区域中,在比从所述周向主槽的槽底起向轮胎径向外侧离开1.6mm的位置处与轮胎轮廓线平行地延伸的假想线靠轮胎径向内侧的区域中,所述顶胎面橡胶的截面面积CAI与所述底胎面橡胶的截面面积UAI之比CAI/UAI为0.15以上且0.95以下。
2.根据权利要求1所述的充气轮胎,其特征在于,
所述顶胎面橡胶的硬度与所述底胎面橡胶的硬度之差在JIS硬度下超过5且小于15。
3.根据权利要求1或2所述的充气轮胎,其特征在于,
所述中央区域中的槽面积比率比所述胎肩区域中的槽面积比率小。
4.根据权利要求1~3中任一项所述的充气轮胎,其特征在于,
在所述胎面橡胶的比所述胎肩区域靠轮胎宽度方向外侧的区域中,所述底胎面橡胶的截面面积UAO与所述顶胎面橡胶的截面面积CAO之比UAO/CAO为0.1以下。
5.根据权利要求1~4中任一项所述的充气轮胎,其特征在于,
所述中央区域的平均胎面厚度CRG与所述胎肩区域的平均胎面厚度SRG满足0.5mm≤CRG-SRG≤2.5mm。
6.根据权利要求1~5中任一项所述的充气轮胎,其特征在于,
具有至少2条所述周向主槽,在轮胎赤道面的各侧存在于轮胎宽度方向最外位置的最外周向主槽存在于所述胎肩区域,所述最外周向主槽比位于其轮胎方向内侧且最近的周向主槽宽。
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