CN112757843A - 轮胎 - Google Patents

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CN112757843A CN202011083423.6A CN202011083423A CN112757843A CN 112757843 A CN112757843 A CN 112757843A CN 202011083423 A CN202011083423 A CN 202011083423A CN 112757843 A CN112757843 A CN 112757843A
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bead
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青木大亮
今井大树
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Sumitomo Rubber Industries Ltd
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Abstract

本发明提供能够以高水平兼顾操纵稳定性能和乘车舒适性能的轮胎。轮胎(1)包括：跨越于一对胎圈芯(5)之间而延伸的胎体(6)、和沿着胎体(6)延伸的一对加强层(9)。胎体(6)具有至少一张胎体帘布(6A)，该胎体帘布(6A)包括跨越于一对胎圈芯(5)之间的主体部(6a)、和与主体部(6a)相连并且绕胎圈芯(5)折回的折回部(6b)。加强层(9)分别具有轮胎周向的粘弹性与轮胎径向的粘弹性不同的至少一张各向异性片(9A)。各向异性片(9A)的轮胎径向的外端(9b)位于主体部(6a)与折回部(6b)之间。

Description

轮胎
技术领域
本发明涉及包括胎体和加强层的轮胎。
背景技术
以往，公知有包括跨越一对胎圈芯之间而延伸的胎体、和沿着胎体延伸的一对加强层的轮胎。例如，下述专利文献1提出有作为加强层的硬质带三角胶从胎圈沿着胎体而向径向外延伸的轮胎。
专利文献1：日本特开2018-052236号公报
然而，在专利文献1的轮胎中，虽然通过配置硬质的加强层而使操纵稳定性能提高，但这样的硬质的加强层成为使乘车舒适性能降低的重要因素。
发明内容
本发明是鉴于以上那样的实际情况所做出的，主要目的在于提供能够以高水平兼顾操纵稳定性能和乘车舒适性能的轮胎。
本发明是一种轮胎，其特征在于，
包括跨越于一对胎圈芯之间而延伸的胎体、和沿着所述胎体延伸的一对加强层，所述胎体具有至少一张胎体帘布，该胎体帘布包括跨越于一对所述胎圈芯之间的主体部、和与所述主体部相连并且绕所述胎圈芯折回的折回部，所述加强层分别具有轮胎周向的粘弹性与轮胎径向的粘弹性不同的至少一张各向异性片，所述各向异性片的轮胎径向的外端位于所述主体部与所述折回部之间。
在本发明的轮胎中，优选为所述各向异性片的所述外端与所述折回部的端部的轮胎径向的距离是3～15mm。
在本发明的轮胎中，优选为所述各向异性片的轮胎径向的内端位于比所述胎圈芯的轮胎径向的外表面靠轮胎径向外侧的位置。
在本发明的轮胎中，优选为所述各向异性片的所述内端与所述胎圈芯的所述外表面的轮胎径向的距离是3～15mm。
在本发明的轮胎中，优选为还包括从所述胎圈芯分别向轮胎径向外侧延伸的一对胎圈三角胶，所述各向异性片的轮胎径向的内端位于所述主体部与所述胎圈三角胶之间。
在本发明的轮胎中，优选为所述各向异性片的所述外端位于比所述胎圈三角胶的轮胎径向的外侧端靠轮胎径向外侧的位置。
在本发明的轮胎中，优选为所述各向异性片的70℃时的轮胎周向的复弹性模量Ea＊大于70℃时的轮胎径向的复弹性模量Eb＊。
在本发明的轮胎中，优选为所述各向异性片的70℃时的轮胎周向的复弹性模量Ea＊是70℃时的轮胎径向的复弹性模量Eb＊的110％～170％。
在本发明的轮胎中，优选为所述各向异性片包括生物纳米材料。
在本发明的轮胎中，优选为所述生物纳米材料包括纳米纤维素。
在本发明的轮胎中，各个加强层具有轮胎周向的粘弹性与轮胎径向的粘弹性不同的至少一张各向异性片。这样的加强层能够在轮胎周向与轮胎径向采用不同的刚性，因此能够兼顾轮胎周向的刚性有较大贡献的操纵稳定性能、和轮胎径向的刚性有较大贡献的乘车舒适性能。
在本发明的轮胎中，各向异性片的轮胎径向的外端位于主体部与折回部之间。这样的各向异性片能够确保各向异性片的外端附近的刚性，因此能够进一步使操纵稳定性能提高。因此本发明的轮胎能够以高水平兼顾操纵稳定性能和乘车舒适性能。
附图说明
图1是本发明的轮胎的一个实施方式的剖视图。
图2是胎圈部的放大剖视图。
图3是其他实施方式的轮胎的放大剖视图。
图4是其他实施方式的胎圈部的放大剖视图。
附图标记说明：1…轮胎；5…胎圈芯；6…胎体；6A…胎体帘布；6a…主体部；6b…折回部；9…加强层；9A…各向异性片；9a…内端；9b…外端。
具体实施方式
以下，基于附图对本发明实施的一个方式进行详细地说明。
图1中示出本实施方式的轮胎1的正规状态的包括旋转轴的轮胎子午线剖视图。本实施方式的轮胎1适合作为安装于乘用车等的充气轮胎使用。另外，轮胎1并不特定为乘用车用的充气轮胎，例如，能够应用于重载荷用的充气轮胎、两轮摩托车用的充气轮胎等各种轮胎。
在此，“正规状态”是指将轮胎1轮辋组装于正规轮辋并且调整为正规内压的无负载的状态。以下，在未特殊说明的情况下，轮胎1的各部的尺寸等是在该正规状态下测定出的值。
“正规轮辋”是指在包括轮胎1所依据的规格在内的规格体系中，该规格按照每个轮胎规定的轮辋，例如若为JATMA，则为“标准轮辋”，若为TRA，则为“Design Rim”，若为ETRTO，则为“Measuring Rim”。
“正规内压”是指在包括轮胎1所依据的规格在内的规格体系中，各规格按照每个轮胎规定的气压，若为JATMA，则为“最高气压”，若为TRA，则为表“TIRE LOAD LIMITS ATVARIOUS COLD INFLATION PRESSURES”所记载的最大值，若为ETRTO，则为“INFLATIONPRESSURE”。
如图1所示，本实施方式的轮胎1具备：以环状延伸的胎面部2、在胎面部2的两侧延伸的一对侧壁部3、以及与侧壁部3相连并延伸的一对胎圈部4。本实施方式的轮胎1包括：跨越于一对胎圈部4的胎圈芯5之间而延伸的环状的胎体6、和配置于胎体6的轮胎径向外侧且在胎面部2的内部的带束层7。
胎体6具有至少一张胎体帘布，在本实施方式中为一张胎体帘布6A。胎体帘布6A例如包括相对于轮胎周向以75～90°的角度配置的胎体帘线(省略图示)。例如能够采用芳香族聚酰胺、人造丝等有机纤维帘线作为胎体帘线。
胎体帘布6A例如包括：主体部6a，其从胎面部2经过侧壁部3而到达胎圈部4的胎圈芯5；和折回部6b，其与该主体部6a相连。本实施方式的主体部6a跨越于一对胎圈芯5之间而延伸。本实施方式的折回部6b绕胎圈芯5从轮胎轴向内侧向外侧折回。
带束层7包括至少一张带束帘布，在本实施方式中为两张带束帘布7A、7B。两张带束帘布7A、7B例如包括：位于轮胎径向内侧的第一带束帘布7A、和位于第一带束帘布7A的外侧的第二带束帘布7B。这样的带束层7能够提高胎面部2的刚性，使轮胎1的耐久性能提高。
本实施方式的轮胎1还包括：从胎圈芯5分别向轮胎径向外侧延伸的一对胎圈三角胶8、和沿着胎体6延伸的一对加强层9。胎圈三角胶8优选配置于胎体帘布6A的主体部6a与折回部6b之间。
图2是胎圈部4的放大剖视图。如图2所示，加强层9分别具有轮胎周向的粘弹性与轮胎径向的粘弹性不同的至少一张各向异性片9A，在本实施方式中为一张各向异性片9A。这样的加强层9能够在轮胎周向与轮胎径向采用不同的刚性，因此能够兼顾轮胎周向的刚性有较大贡献的操纵稳定性能、和轮胎径向的刚性有较大贡献的乘车舒适性能。加强层9例如可以具有多个各向异性片9A，也可以具有各向异性片9A和公知的加强片。另外，各向异性片9A的厚度优选为0.5～1.2mm。
各向异性片9A的轮胎径向的内端9a优选位于胎体6的主体部6a与折回部6b之间。本实施方式的各向异性片9A的轮胎径向的外端9b位于主体部6a与折回部6b之间。这样的各向异性片9A能够确保各向异性片9A的外端9b附近的刚性，因此能够进一步使操纵稳定性能提高。因此，本实施方式的轮胎1能够以高水平兼顾操纵稳定性能和乘车舒适性能。
作为更优选的方式，各向异性片9A的内端9a位于比胎圈芯5的轮胎径向的外表面5a靠轮胎径向外侧的位置。这样的各向异性片9A能够抑制胎圈部4的刚性过度地升高，因此能够使轮胎1的乘车舒适性能提高。
各向异性片9A的内端9a与胎圈芯5的外表面5a的轮胎径向的距离d1优选为3～15mm。通过使各向异性片9A的内端9a与胎圈芯5的外表面5a的距离d1为3mm以上，从而能够减少在各向异性片9A产生的应变。通过使各向异性片9A的内端9a与胎圈芯5的外表面5a的距离d1为15mm以下，从而能够确保各向异性片9A的内端9a附近的刚性。根据这样的观点，各向异性片9A的内端9a与胎圈芯5的外表面5a的距离d1更优选为5～10mm。
本实施方式的各向异性片9A的内端9a位于胎体6的主体部6a与胎圈三角胶8之间。这样的各向异性片9A能够使胎圈部4的刚性提高，因此能够使轮胎1的操纵稳定性能提高。
虽然省略图示，但各向异性片9A的内端9a例如也可以位于胎体6的折回部6b与胎圈三角胶8之间。该情况下的各向异性片9A能够使胎圈部4的轮胎轴向外侧的刚性提高，能够进一步使轮胎1的操纵稳定性能提高。
本实施方式的各向异性片9A的外端9b位于比折回部6b的端部6c靠轮胎径向内侧的位置。这样的各向异性片9A，外端9b被胎体6包入，因此能够使刚性变化分散，从而提高轮胎1的乘车舒适性能。
各向异性片9A的外端9b与折回部6b的端部6c的轮胎径向的距离d2优选为3～15mm。通过使各向异性片9A的外端9b与折回部6b的端部6c的距离d2为3mm以上，从而能够减小在各向异性片9A产生的应变。通过使各向异性片9A的外端9b与折回部6b的端部6c的距离d2为15mm以下，从而能够确保各向异性片9A的外端9b附近的刚性。根据这样的观点，各向异性片9A的外端9b与折回部6b的端部6c的距离d2更优选为5～10mm。
本实施方式的各向异性片9A的外端9b位于比胎圈三角胶8的轮胎径向的外侧端8a靠轮胎径向外侧的位置。这样的各向异性片9A能够在更宽的范围提高刚性，因此能够进一步提高轮胎1的操纵稳定性能。
各向异性片9A的外端9b与胎圈三角胶8的外侧端8a的轮胎径向的距离d3优选为10～20mm。通过使各向异性片9A的外端9b与胎圈三角胶8的外侧端8a的距离d3为10mm以上，从而能够使轮胎1的乘车舒适性能提高。通过使各向异性片9A的外端9b与胎圈三角胶8的外侧端8a的距离d3为20mm以下，从而能够提高轮胎1的操纵稳定性能。
如图1和图2所示，各向异性片9A的外端9b优选位于轮胎最大宽度位置10的附近。这样的各向异性片9A能够均衡地提高轮胎1的操纵稳定性能和乘车舒适性能。在此，轮胎最大宽度位置10是除了突起等以外的轮胎轮廓的轮胎轴向的距离最大的位置。
本实施方式的各向异性片9A的外端9b位于比轮胎最大宽度位置10靠轮胎径向内侧处。这样的各向异性片9A能够抑制刚性过度升高，从而提高轮胎1的乘车舒适性能。
各向异性片9A的外端9b与轮胎最大宽度位置10的轮胎径向的距离d4优选为3～7mm。通过使各向异性片9A的外端9b与轮胎最大宽度位置10的距离d4为3mm以上，从而能够使轮胎1的乘车舒适性能提高。通过使各向异性片9A的外端9b与轮胎最大宽度位置10的距离d4为7mm以下，从而能够使轮胎1的操纵稳定性能提高。
图3是其他实施方式的轮胎1的放大剖视图，图4是其他实施方式的胎圈部4的放大剖视图。各向异性片9A的外端9b例如在重视轮胎1的操纵稳定性能的情况下，如图3所示，也可以位于比轮胎最大宽度位置10靠轮胎径向外侧处。另外，各向异性片9A的外端9b例如在重视轮胎1的乘车舒适性能的情况下，如图4所示，也可以位于胎圈三角胶8的外侧端8a附近。即便在这些情况下，也优选各向异性片9A的外端9b位于比折回部6b的端部6c靠轮胎径向内侧的位置。
如图1和图2所示，各向异性片9A的轮胎径向的长度L优选为轮胎1的截面高度H的20％～60％。通过使各向异性片9A的长度L是轮胎1的截面高度H的20％以上，能够使侧壁部3和胎圈部4的刚性适度地提高，从而能够使轮胎1的操纵稳定性能提高。通过使各向异性片9A的长度L为轮胎1的截面高度H的80％以下，能够抑制侧壁部3和胎圈部4的刚性过度提高，从而能够使轮胎1的乘车舒适性能提高。根据这样的观点，各向异性片9A的轮胎径向的长度L更优选为轮胎1的截面高度H的30％～50％。
各向异性片9A与胎圈三角胶8重叠的区域长度，即，从各向异性片9A的内端9a到胎圈三角胶8的外侧端8a的轮胎径向的距离d5优选为各向异性片9A的轮胎径向的长度L的10％～90％。通过使从各向异性片9A的内端9a到胎圈三角胶8的外侧端8a的距离d5为各向异性片9A的长度L的10％以上，从而能够使轮胎1的操纵稳定性能提高。通过使从各向异性片9A的内端9a到胎圈三角胶8的外侧端8a的距离d5为各向异性片9A的长度L的90％以下，从而能够使轮胎1的乘车舒适性能提高。根据这样的观点，从各向异性片9A的内端9a到胎圈三角胶8的外侧端8a的距离d5更优选为各向异性片9A的长度L的30％～70％。
本实施方式的各向异性片9A在70℃时的轮胎周向的复弹性模量Ea＊大于70℃时的轮胎径向的复弹性模量Eb＊。对于这样的各向异性片9A而言，轮胎周向的刚性大于轮胎径向的刚性，因此能够兼顾轮胎周向的刚性有较大贡献的操纵稳定性能、和轮胎径向的刚性有较大贡献的乘车舒适性能。
在此，各向异性片9A在70℃时的复弹性模量Ea＊、Eb＊是依据JIS-K6394的规定，在下述条件下，使用株式会社岩本制作所制的粘弹谱仪测定出的值。
初始应变：10％
动应变的振幅：±1％
频率：10Hz
变形模式：拉伸
测定温度：70℃
各向异性片9A优选70℃时的轮胎周向的复弹性模量Ea＊为70℃时的轮胎径向的复弹性模量Eb＊的110％～170％。通过使各向异性片9A的轮胎周向的复弹性模量Ea＊为轮胎径向的复弹性模量Eb＊的110％以上，从而在轮胎周向与轮胎径向产生差，因此能够兼顾轮胎1的操纵稳定性能和乘车舒适性能。通过使各向异性片9A的轮胎周向的复弹性模量Ea＊为轮胎径向的复弹性模量Eb＊的170％以下，从而能够抑制过度的各向异性。根据这样的观点，各向异性片9A的轮胎周向的复弹性模量Ea＊更优选为轮胎径向的复弹性模量Eb＊的120％～150％。
本实施方式的各向异性片9A含有橡胶成分。各向异性片9A的橡胶成分例如适合使用异戊二烯橡胶(IR)、天然橡胶(NR)等异戊二烯系橡胶、丁苯橡胶(SBR)、丁二烯橡胶(BR)等二烯系橡胶。各向异性片9A的橡胶成分例如也可以包含苯乙烯-异戊二烯-丁二烯共聚物橡胶(SIBR)、苯乙烯-异丁烯-苯乙烯嵌段共聚物(SIBS)、氯丁二烯橡胶(CR)、丙烯腈-丁二烯橡胶(NBR)、氢化丁腈橡胶(HNBR)、丁基橡胶(IIR)、乙丙橡胶、聚降冰片烯橡胶、硅橡胶、盐化聚乙烯橡胶、氟橡胶(FKM)、丙烯酸酯橡胶(ACM)、表氯醇橡胶等。
本实施方式的各向异性片9A包含生物纳米材料。在此，生物纳米材料是指具有形状各向异性并且直径是纳米级的来自生物的材料，例如，适合使用来自植物或者动物的纤维材质等。各向异性片9A例如也可以包含聚乙烯醇(PVA)纤维、芳纶纤维、聚酯纤维、尼龙纤维等有机纤维、玻璃纤维、碳纤维、金属纤维等无机纤维、聚合物晶须、金属、陶瓷等的晶须。
各向异性片9A优选为相对于100质量份橡胶成分，包含1～40质量份生物纳米材料。通过使相对于100质量份橡胶成分的生物纳米材料为1质量份以上，从而能够使各向异性片9A具有各向异性。通过使相对于100质量份橡胶成分100的生物纳米材料为40质量份以下，从而能够抑制各向异性片9A的破坏强度降低。
生物纳米材料优选平均直径为1～2000nm。通过使生物纳米材料的平均直径为1nm以上，从而能够使各向异性片9A的刚性和加工性提高。通过使生物纳米材料的平均直径为2000nm，从而能够抑制各向异性片9A的刚性过度升高。
生物纳米材料优选平均长度为0.1～10μm。通过使生物纳米材料的平均长度为0.1μm以上，从而能够使各向异性片9A具有各向异性。通过使生物纳米材料的平均长度为10μm以下，从而能够抑制各向异性片9A的刚性过度升高。
生物纳米材料的纵横比(平均长度/平均直径)优选为2～500。通过使生物纳米材料的纵横比(平均长度/平均直径)为2以上，从而能够使各向异性片9A具有各向异性。通过使生物纳米材料的纵横比(平均长度/平均直径)为500以下，从而能够抑制各向异性片9A的破坏强度降低。
作为生物纳米材料，例如，适合使用纳米纤维素、甲壳质纳米纤维、壳聚糖纳米纤维等出自生物的纤维材质。优选为生物纳米材料包括纳米纤维素。这样的生物纳米材料能够使加工性良好，并且使制造成本减少。
纳米纤维素例如能够列举出纤维素纳米纤维(CNF)、纤维素纳米晶体(CNC)等。纳米纤维素优选包括纤维素纳米纤维(CNF)。这样的纳米纤维素能够使加工性良好，并且使制造成本减少。
纤维素纳米纤维(CNF)优选以来自植物的纤维素的微原纤维或者其构成纤维为原料。纤维素纳米纤维(CNF)例如也可以包含细菌纤维素(BC)、木质纤维素纳米纤维(LCNF)、电解纺丝法制造的纳米纤维等。
本实施方式的各向异性片9A的生物纳米材料在使用挤压机挤压时，向移送方向、即工艺方向取向。因此，若各向异性片9A以使挤压方向(工艺方向)成为轮胎周向的方式配置于胎体6上，则能够使生物纳米材料沿轮胎周向取向。这样的各向异性片9A容易使70℃时的轮胎周向的复弹性模量Ea＊大于70℃时的轮胎径向的复弹性模量Eb＊。
以上，对本发明的特别优选的实施方式进行了详述，但本发明并不限定于上述的实施方式，而是能够变形为各种方式来实施。
实施例
基于表1的规格试制了具有图1的轮胎子午线截面的轮胎。使用试制的轮胎，评价了操纵稳定性能和乘车舒适性能。各试制轮胎的共通规格和测试方法如下。
＜共通规格＞
测试车辆：前轮驱动的混合动力乘用车
轮胎尺寸：195/65R15
内压：230kPa
＜操纵稳定性能＞
1名测试驾驶员乘坐于将试制轮胎安装于所有车轮的测试车辆，通过驾驶员的感官评价了在测试跑道行驶时的操纵稳定性能。结果用以比较例1为100的指数来表示，数值越大、表示操纵稳定性能越优异。
＜乘车舒适性能＞
1名测试驾驶员乘坐于将试制轮胎安装于所有车轮的测试车辆，通过驾驶员的感官评价了在测试跑道行驶时的乘车舒适性能。结果用以比较例1为100的指数来表示，数值越大、表示乘车舒适性能越优异。
测试的结果示于表1。
表1
Figure BDA0002719472960000101
测试的结果确认了：实施例的轮胎相对于比较例的轮胎而言，能够以高水平兼顾操纵稳定性能和乘车舒适性能。

Claims (10)

1.一种轮胎，其特征在于，
包括跨越于一对胎圈芯之间而延伸的胎体、和沿着所述胎体延伸的一对加强层，
所述胎体具有至少一张胎体帘布，该胎体帘布包括跨越于一对所述胎圈芯之间的主体部、和与所述主体部相连并且绕所述胎圈芯折回的折回部，
所述加强层分别具有轮胎周向的粘弹性与轮胎径向的粘弹性不同的至少一张各向异性片，
所述各向异性片的轮胎径向的外端位于所述主体部与所述折回部之间。
2.根据权利要求1所述的轮胎，其特征在于，
所述各向异性片的所述外端与所述折回部的端部的轮胎径向的距离是3～15mm。
3.根据权利要求1或2所述的轮胎，其特征在于，
所述各向异性片的轮胎径向的内端位于比所述胎圈芯的轮胎径向的外表面靠轮胎径向外侧的位置。
4.根据权利要求3所述的轮胎，其特征在于，
所述各向异性片的所述内端与所述胎圈芯的所述外表面的轮胎径向的距离是3～15mm。
5.根据权利要求1～4中的任一项所述的轮胎，其特征在于，
还包括从所述胎圈芯分别向轮胎径向外侧延伸的一对胎圈三角胶，
所述各向异性片的轮胎径向的内端位于所述主体部与所述胎圈三角胶之间。
6.根据权利要求5所述的轮胎，其特征在于，
所述各向异性片的所述外端位于比所述胎圈三角胶的轮胎径向的外侧端靠轮胎径向外侧的位置。
7.根据权利要求1～6中的任一项所述的轮胎，其特征在于，
所述各向异性片的70℃时的轮胎周向的复弹性模量Ea＊大于70℃时的轮胎径向的复弹性模量Eb＊。
8.根据权利要求7所述的轮胎，其特征在于，
所述各向异性片的70℃时的轮胎周向的复弹性模量Ea＊是70℃时的轮胎径向的复弹性模量Eb＊的110％～170％。
9.根据权利要求1～8中的任一项所述的轮胎，其特征在于，
所述各向异性片包括生物纳米材料。
10.根据权利要求9所述的轮胎，其特征在于，
所述生物纳米材料包括纳米纤维素。
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