CN112770919A - 充气轮胎 - Google Patents

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Abstract

在轮胎2中，冠带层22包括冠带层帘线52，并且冠带层帘线52上的在4％伸长率下的载荷至少等于60N。当轮胎2安装在常规轮辋上、轮胎2中的内部压力调整到常规内部压力、并且向轮胎2施加常规载荷时，通过使轮胎2以0°的外倾角与路面接触而获得的地面接触表面60的形状指数至少等于1.40并且至多等于1.44，该形状指数表示为地面接触表面60的在地面接触表面60的沿轴向方向的中心处的长度L0与地面接触表面60的在下述位置处的长度L80之比，其中，从地面接触表面60的沿轴向方向的中心到所述位置处的距离是从地面接触表面60的沿轴向方向的中心到地面接触表面60的沿轴向方向的外侧边缘的在轴向方向上的距离的0.8倍。

Description

充气轮胎
技术领域
本发明涉及充气轮胎。具体地，本发明涉及安装至乘用车的充气轮胎。
背景技术
轮胎在其胎面处与路面相接触。由于这种接触，轮胎被压靠在路面上。由于轮胎旋转，因此变形和恢复在轮胎中重复。
在运行状态下，离心力作用在轮胎上。该离心力使胎面径向向外凸起。在高速运行期间，大的离心力作用在轮胎上，使得在带束层的端部部分处可能会发生破坏比如松弛。
冠带层是轮胎的一部分。冠带层通常通过对包括冠带层帘线的带形本体进行螺旋卷绕而形成。冠带层抑制胎面的凸起。从提高高速耐久性的角度看，已经对冠带层进行了各种研究(例如，特许文献1)。
先行技术文献
特许文献
特许文献1：日本公开特许公报No.2009-46116
发明内容
技术问题
关于冠带层帘线，通常使用由有机纤维形成的帘线(在下文中也称为有机纤维帘线)。关于有机纤维帘线，已知的是例如由尼龙纤维形成的帘线、由聚酯纤维形成的帘线、由人造丝纤维形成的帘线以及由芳族聚酰胺纤维形成的帘线。
从提高高速耐久性和降低道路噪音的角度看，可以使用具有高刚度的有机纤维帘线、例如由聚酯纤维形成的帘线作为冠带层帘线。
在使用具有高刚度的帘线作为冠带层帘线的情况下，存在的问题是，当生胎在模具中被加压和加热以获得轮胎时，冠带层的轴向外部部分相比于冠带层的轴向中央部分可能被拉伸得更多，并且在获得的轮胎中地面接触形状可能变圆。在地面接触形状圆化的轮胎中，磨损可能在轮胎的赤道面周围的部分处发展。由于这种情况，因此需要建立以下技术：该技术即使在使用具有高刚度的有机纤维帘线作为冠带层帘线以提高高速耐久性和降低路面噪音从而抑制胎冠磨损的发生、即不均匀磨损的发生时也能够获得合适的地面接触形状。
本发明是鉴于上述情况做出的，并且本发明的目的是提供一种充气轮胎，在该充气轮胎中，实现了高速耐久性的提高和道路噪音的降低同时抑制了不均匀磨损的发生。
问题的解决方案
根据本发明的一个方面的充气轮胎包括：胎面，该胎面与路面相接触；冠带层，该冠带层位于胎面的径向内侧；以及带束层，该带束层位于冠带层的径向内侧并且包括在径向方向上堆叠的至少两个层。包括在带束层中的每个层均包括彼此对准的大量的带束层帘线。冠带层包括大致沿周向方向延伸的冠带层帘线。冠带层帘线的在4％伸长率下的载荷不小于60N。在轮胎安装在正常轮辋上、轮胎的内部压力调整到正常内部压力、向轮胎施加正常载荷、并且轮胎以0°的外倾角与路面接触的情况下获得的地面接触表面的形状指数由地面接触表面的在地面接触表面的轴向中心处的长度与地面接触表面的在下述位置处的长度的比表示，其中，从地面接触表面的轴向中心到所述位置的距离是从地面接触表面的轴向中心到地面接触表面的轴向外端部的在轴向方向上的距离的0.8倍。该形状指数不小于1.40并且不大于1.44。
优选地，在充气轮胎中，在轮胎处于轮胎安装在正常轮辋上、轮胎的内部压力调整到正常内部压力的10％、并且无载荷施加至轮胎的状态下的沿着包括旋转轴线的平面的横截面上，轮胎的外周表面具有径向向外凸出的轮廓。该轮廓包括：中央部分，该中央部分包括轮胎的赤道线；一对中间部分，所述中间部分各自在轴向方向上位于中央部分的外侧；以及一对侧部部分，所述侧部部分分别在轴向方向上位于中间部分的外侧。中央部分由具有半径TR1的圆弧表示，中间部分中的每个中间部分均由具有小于半径TR1的半径TR2的圆弧表示，并且侧部部分中的每个侧部部分均由具有小于半径TR2的半径TR3的圆弧表示。表示中央部分的圆弧的半径TR1与胎面的宽度的比不小于4.94且不大于5.21。
优选地，在充气轮胎中，表示中间部分的圆弧的半径TR2不小于表示中央部分的圆弧的半径TR1的一半。
优选地，在充气轮胎中，从轮胎的赤道线到中央部分与中间部分之间的边界的在轴向方向上的距离与胎面的宽度的一半的比不小于0.32且不大于0.43。
优选地，在充气轮胎中，从轮胎的赤道线到中间部分与侧部部分之间的边界的在轴向方向上的距离与胎面的宽度的一半的比不小于0.53且不大于0.71。
优选地，在充气轮胎中，冠带层是覆盖整个带束层的全冠带层。
优选地，在充气轮胎中，全冠带层的宽度大于胎面的宽度。
优选地，在充气轮胎中，冠带层帘线是由聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维形成的帘线。
根据本发明的另一方面的充气轮胎包括：胎面，该胎面与路面接触；冠带层，该冠带层位于胎面的径向内侧；以及带束层，该带束层位于冠带层的径向内侧并且包括在径向方向上堆叠的至少两个层。包括在带束层中的每个层均包括彼此对准的大量的带束层帘线。冠带层包括大致沿周向方向延伸的冠带层帘线。冠带层帘线的在4％伸长率下的载荷不小于60N。在轮胎处于轮胎安装在正常轮辋上、轮胎的内部压力调整到正常内部压力的10％、并且没有载荷施加至轮胎的状态下的沿着包括旋转轴线的平面的横截面上，轮胎的外周表面具有径向向外凸出的轮廓。该轮廓包括：中央部分，该中央部分包括轮胎的赤道线；一对中间部分，所述中间部分各自在轴向方向上位于中央部分的外侧；以及一对侧部部分，所述侧部部分分别在轴向方向上位于中间部分的外侧。中央部分由具有半径TR1的圆弧表示，中间部分中的每个中间部分均由具有小于半径TR1的半径TR2的圆弧表示，并且侧部部分中的每个侧部部分均由具有小于半径TR2的半径TR3的圆弧表示。表示中央部分的圆弧的半径TR1与胎面的宽度的比不小于4.94且不大于5.21。
发明的有利效果
根据本发明，获得了一种实现高速耐久性的提高和道路噪音的降低同时抑制不均匀磨损的发生的充气轮胎。
附图说明
图1是示出了根据本发明的实施方式的充气轮胎的一部分的截面图。
图2是示出了为形成轮胎的冠带层而准备的带形本体的立体图。
图3是图示了轮胎的外周表面的轮廓的说明图。
图4是图示了轮胎的地面接触表面的形状的说明图。
具体实施方式
下面将适当参照附图基于优选实施方式对本发明进行详细描述。
在本发明中，下述状态被称为正常状态：其中，轮胎安装在正常轮辋上，轮胎的内部压力被调整为正常内部压力，并且没有载荷施加至轮胎。在本发明中，除非另有规定，否则轮胎以及轮胎的各个部件的尺寸和角度均在正常状态下测量。
正常轮辋是指轮胎所依据的标准中规定的轮辋，JATMA标准中的“标准轮辋”、TRA标准中的“设计轮辋”以及ETRTO标准中的“测量轮辋”都是正常轮辋。
正常内部压力是指轮胎所依据的标准中规定的内部压力。JATMA标准中的“最高气压”、TRA标准中的“各种冷充气压力下的轮胎载荷极限”中所述的“最大值”以及ETRTO标准中的“充气压力”均是正常内部压力。例如，用于乘用车的轮胎的正常内部压力是180kPa。
正常载荷是指轮胎所依据的标准中规定的载荷。JATMA标准中的“最大载荷能力”、TRA标准中的“各种冷充气压力下的轮胎载荷极限”中所述的“最大值”以及ETRTO标准中的“载荷能力”均是正常载荷。例如，用于乘用车的轮胎的正常载荷是与上述载荷的88％相对应的载荷。
图1示出了根据本发明的实施方式的充气轮胎2(在下文中，有时简称为“轮胎2”)的一部分。轮胎2安装至乘用车。在图1中，轮胎2安装在轮辋R(正常轮辋)上。轮胎2的内部压力通过用空气填充轮胎2来调整。
图1示出了轮胎2的沿着包括轮胎2的旋转轴线的平面的横截面的一部分。在图1中，左右方向是轮胎2的轴向方向，而上下方向是轮胎2的径向方向。垂直于图1的纸面的方向是轮胎2的周向方向。在图1中，点划线CL表示轮胎2的赤道面。
在图1中，实线BBL是沿轴向方向延伸的胎圈基线。该胎圈基线是限定轮辋R的轮辋直径(参见JATMA等)的线。
在图1中，附图标记PW表示轮胎2的轴向外端部。外端部PW是基于下述虚拟侧表面指定的：该虚拟侧表面是在假设轮胎2的侧表面4上不存在诸如图案和文字之类的装饰的情况下获得的。从一个外端部PW至另一个外端部PW的在轴向方向上的距离为轮胎2的最大宽度、即轮胎2的横截面宽度(参见JATMA等)。外端部PW是轮胎2具有最大宽度的位置(在下文中，有时称为轮胎2的最大宽度位置)。
轮胎2包括胎面6、一对胎侧8、一对搭接部10、一对胎圈12、一对胎圈包布14、胎体16、内衬层18、带束层20和冠带层22。
胎面6在其外周表面24处与路面接触。外周表面24包括胎面表面26。在外周表面24上形成有凹槽28。
在图1中，附图标记PE表示轮胎2的赤道线。赤道线PE对应于胎面表面26和赤道面的交叉点。
在轮胎2中，胎面6包括基部部分30和位于基部部分30的径向外侧的冠部部分32。基部部分30由考虑到粘合性的交联橡胶形成。冠部部分32由考虑到耐磨性和抓地性能的交联橡胶形成。
每个胎侧8位于胎面6的端部的径向内侧。胎侧8从胎面6的端部沿着胎体16径向向内延伸。胎侧8由交联橡胶形成。胎侧8保护胎体16。
如图1中所示，在轮胎2中的胎侧8与上述胎面6之间设置有翼部34。翼部34由考虑到粘合性的交联橡胶形成。在轮胎2中，胎面6和胎侧8经由翼部34彼此连接。
每个搭接部10在径向方向上位于胎侧8的内侧。如图1中所示，搭接部10的一部分与轮辋R的凸缘F接触。搭接部10由考虑到耐磨性的交联橡胶形成。
每个胎圈12位于搭接部10的轴向内侧。胎圈12位于胎侧8的径向内侧。胎圈12包括芯36和三角胶38。芯36包括由钢制成的线材。三角胶38位于芯36的径向外侧。在图1中所示的轮胎2的横截面中，三角胶38在径向方向上向外渐缩。在轮胎2中，三角胶38由具有高刚度的交联橡胶形成。
在图1中，双向箭头BA表示三角胶38的长度。在轮胎2中，三角胶38的长度BA不小于10mm且不大于45mm。在轮胎2中，三角胶38的长度可以设定在5mm到15mm的范围内。在这种情况下，可以在搭接部10与胎体16之间新添加由具有高刚度的交联橡胶形成的构件。
每个胎圈包布14位于胎圈12的径向内侧。如图1中所示，胎圈包布14的至少一部分与轮辋R的座S相接触。在轮胎2中，胎圈包布14包括织物和浸渍织物的橡胶。
胎体16位于胎面6、一对胎侧8和一对搭接部10的内侧。胎体16从一个胎圈12朝向另一个胎圈12延伸。胎体16包括至少一个胎体帘布层40。轮胎2的胎体16包括两个胎体帘布层40。
每个胎体帘布层40包括未示出的彼此对准的大量的胎体帘线。每个胎体帘线与赤道面相交。在轮胎2中，每个胎体帘线相对于赤道面的角度不小于70°并且不大于90°。在轮胎2中，使用由有机纤维形成的帘线作为每个胎体帘线。有机纤维的示例包括尼龙纤维、聚酯纤维、人造丝纤维和芳族聚酰胺纤维。
在轮胎2中，两个胎体帘布层40中的每个胎体帘布层围绕左芯36和右芯36卷起。
位于内侧处的胎体帘布层40a、即第一胎体帘布层40a具有：第一主体部分42a，第一主体部分42a在一个芯36和另一个芯36上并且在一个芯36与另一个芯36之间延伸；以及一对第一卷起部分44a，一对第一卷起部分44a连接至第一主体部分42a并且在轴向方向上从内侧朝向外侧围绕相应的芯36卷起。在轮胎2中，每个第一卷起部分44a的端部在径向方向上位于最大宽度位置PW的外侧。在轮胎2中，从最大宽度位置PW到每个第一卷起部分44a的端部的在径向方向上的距离优选地不小于1mm且不大于5mm。
位于外侧的胎体帘布层40b、即第二胎体帘布层40b具有：第二主体部分42b，第二主体部分42b在一个芯36和另一个芯36上并且在一个芯36与另一个芯36之间延伸；以及一对第二卷起部分44b，一对第二卷起部分44b连接至第二主体部分42b并且在轴向方向上从内侧朝向外侧围绕相应的芯36卷起。在轮胎2中，每个第二卷起部分44b的端部在径向方向上位于芯36与三角胶38的外端部之间。
内衬层18位于胎体16的内侧。内衬层18形成轮胎2的内表面。内衬层18由具有优异的空气阻隔性能的交联橡胶形成。内衬层18维持轮胎2的内部压力。
带束层20在胎体16的上方放置在胎面6的径向内侧处。带束层20位于冠带层22的径向内侧。在图1中，双向箭头BW表示带束层20的在轴向方向上的宽度。双向箭头TW表示胎面6的在轴向方向上的宽度。
在轮胎2中，带束层20的宽度BW设定在胎面6的在轴向方向上的宽度TW的0.85倍至1.05倍的范围内。带束层20的宽度BW和胎面6的宽度TW在后面描述的轮胎2的参考状态下测量。
在轮胎2中，带束层20包括在径向方向上堆叠的至少两个层46。如图1中所示，轮胎2的带束层20包括两个层46。在轮胎2中，在两个层46中，在径向方向上位于内侧处的层46a也称为内层46a，并且在径向方向上位于外侧处的层46b也称为外层46b。在轮胎2中，如图1中所示，内层46a的宽度在轴向方向上大于外层46b的宽度。
内层46a和外层46b中的每一者均包括未示出的彼此对准的大量的带束层帘线。每个带束层帘线相对于赤道面倾斜。每个带束层帘线相对于赤道面的角度不小于10°并且不大于35°。在轮胎2中，带束层帘线的材料是钢。
冠带层22在径向方向上位于胎面6的内侧。冠带层22在径向方向上位于胎面6与带束层20之间。在轮胎2中，冠带层22是覆盖整个带束层20的全冠带层48。
冠带层22包括冠带层帘线。冠带层帘线由有机纤维形成。在冠带层22中，冠带层帘线大体上沿周向方向延伸。在本发明中，“大体上沿周向方向”是指冠带层帘线相对于赤道面的角度不大于5°并且优选地不大于2.5°。在轮胎2中，包括在冠带层22的每个5cm的宽度中的冠带层帘线的数目适当地设定在20至60的范围内。
在轮胎2中，冠带层22通过使用图2中所示的带形本体50形成。带形本体50包括冠带层帘线52和顶覆橡胶54。在图2中所示的带形本体50中，彼此对准的两个冠带层帘线52被顶覆橡胶54覆盖。包括在带形本体50中的冠带层帘线52的数目根据轮胎2的规格等适当地确定。
如上所述，每个冠带层帘线52由有机纤维形成。虽然没有详细描述，但是在轮胎2中，每个冠带层帘线52的表面均经过表面处理以用于粘合至顶覆橡胶54。
在轮胎2的生产中，实心的冠带层帘线52经过浸渍处理作为表面处理。在浸渍处理之后，冠带层帘线52被生顶覆橡胶54覆盖以获得带形本体50。用于浸渍处理的条件根据轮胎2的规格适当地调整。
尽管未示出，但是在轮胎2的生产中，上述带形本体50螺旋卷绕在带束层20上，该带束层20形成在处于成形的中间的生轮胎中。因此，形成冠带层22。由于冠带层22通过对带形本体50螺旋卷绕而形成，因此冠带层22包括螺旋卷绕的冠带层帘线52。尽管未示出，但是基于上述浸渍处理的粘合剂层存在于冠带层帘线52与顶覆橡胶54之间。
图3示出了轮胎2的外周表面56的轮廓的一部分。在图3中，左右方向是轮胎2的轴向方向，并且上下方向是轮胎2的径向方向。垂直于图3的纸面的方向是轮胎2的周向方向。外周表面56的轮廓使用具有激光位移计的轮廓测量装置(未示出)测量。
该轮廓在轮胎处于下述状态(在下文中，也称为参考状态)下的沿着包括旋转轴线的平面的横截面上指定：在该状态下，轮胎2安装在轮辋R(即，正常轮辋)上，轮胎2的内部压力调整到正常内部压力的10％，并且没有载荷施加至轮胎2。在参考状态下的轮廓对应于用于生产轮胎2的模具(未示出)的型腔面的轮廓。
如图3中所示，轮胎2的外周表面56具有径向向外凸出的轮廓。外周表面56包括胎面表面26、一对胎肩表面58和一对侧表面4。胎面表面26从赤道线轴向向外延伸。每个胎肩表面58在轴向方向上位于胎面表面26的外侧。每个侧表面4从胎肩表面58径向向内延伸。
在图3中，附图标记S1表示胎面表面26与胎肩表面58之间的边界。附图标记S2表示胎肩表面58与侧表面4之间的边界。胎面表面26和侧表面4经由胎肩表面58彼此连接。
胎肩表面58的轮廓由具有半径ShR的圆弧表示。该圆弧在边界S1处与胎面表面26的轮廓相切。该圆弧在边界S2处与侧表面4的轮廓相切。在轮胎2中，表示胎肩表面58的轮廓的圆弧(在下文中，也称为胎肩圆弧)的半径ShR的大小没有特别限制。胎肩圆弧的半径ShR设定在通常适用于轮胎2的范围内。
图3示出了侧表面4的轮廓的从边界S2到最大宽度位置PW的区域的轮廓。在轮胎2中，该区域的轮廓由具有半径UR的圆弧表示。该圆弧通过最大宽度位置PW。尽管未示出，但是圆弧的中心位于通过最大宽度位置PW并且在轴向方向上延伸的直线上。在轮胎2中，表示该区域的轮廓的圆弧(在下文中，也称为上部圆弧)的半径UR的大小没有特别限制。上部圆弧的半径UR设定在通常适用于轮胎2的范围内。也可以在该区域的轮廓的上部圆弧的径向外部部分处设置由直线表示的部分(在下文中，称为直线部分)。在这种情况下，直线部分连接至上述具有半径ShR的圆弧。
包括在从边界S2到最大宽度位置PW的区域的轮廓中的上部圆弧的半径UR如下指定。在本说明书中，从最大宽度位置PW径向向外离开预定距离的位置BU被用作参考位置。在轮胎2中，从最大宽度位置PW到参考位置BU的在径向方向上的距离设定成作为从最大宽度位置PW到赤道线PE的在径向方向上的距离的40％的长度。
在指定上部圆弧的半径UR时，绘制了下述虚拟圆弧，该虚拟圆弧穿过最大宽度位置PW和参考位置BU，并且该虚拟圆弧具有位于穿过最大宽度位置PW并沿轴向方向延伸的直线LPW上的中心。在最大宽度位置PW与参考位置BU之间，由虚拟圆弧表示的轨迹与轮廓之间的偏差沿着虚拟圆弧的法线测量。当该偏差在将最大宽度位置PW和参考位置BU连接的虚拟圆弧的长度的3％以内时，虚拟圆弧的半径被指定为上部圆弧的半径UR。
胎面表面26的轮廓在轴向方向上被划分为至少五个区域。该轮廓包括：中央部分26c，中央部分26c在轴向方向上位于内侧处；一对侧部部分26s，所述一对侧部部分26s各自在轴向方向上位于外侧处；以及一对中间部分26m，所述一对中间部分26m各自位于中央部分26c与侧部部分26s之间。
在轮胎2中，如图3中所示，胎面表面26的轮廓包括五个区域。胎面表面26的轮廓关于赤道面对称。
中央部分26c在轴向方向上位于中心处。中央部分26c包括赤道线PE。在轮胎2中，中央部分26c由具有半径TR1的圆弧表示。
每个中间部分26m在轴向方向上位于中央部分26c的外侧。在轮胎2中，每个中间部分26m由具有半径TR2的圆弧表示。
每个侧部部分26s在轴向方向上位于中间部分26m的外侧。在轮胎2中，每个侧部部分26s由具有半径TR3的圆弧表示。
在图3中，附图标记P1表示中央部分26c与中间部分26m之间的边界。表示中央部分26c的圆弧(在下文中也称为中央圆弧)在边界P1处与表示中间部分26m的圆弧(在下文中也称为中间圆弧)相切。附图标记P2表示中间部分26m与侧部部分26s之间的边界。中间圆弧在边界P2处与表示侧部部分26s的圆弧(在下文中也称为侧部圆弧)相切。此外，侧部圆弧在边界S1处与上述胎肩圆弧相切。在图3中示出的外周表面56的轮廓中，边界S1是胎面表面26的端部。
在轮胎2中，中央圆弧的半径TR1如下确定。在本说明书中，从赤道线PE轴向向外离开预定距离的位置B1用作参考位置。在轮胎2中，从赤道线PE到参考位置B1的在轴向方向上的距离设定成作为带束层宽度BW的一半的30％的长度。当参考位置B1与凹槽28重叠时，凹槽28的靠近参考位置B1的边缘用作参考位置B1。
在指定中央圆弧的半径TR1时，绘制了下述虚拟圆弧(在下文中也称为第一虚拟圆弧)，该虚拟圆弧具有位于赤道面上的中心并且该虚拟圆弧穿过赤道线PE和一对参考位置B1。在一个参考位置B1与另一个参考位置B1之间，由第一虚拟圆弧表示的轨迹与中央部分26c的轮廓之间的偏差沿着第一虚拟圆弧的法线测量。当该偏差在连接一个参考位置B1和另一个参考位置B1的第一虚拟圆弧的长度的3％以内时，第一虚拟圆弧的半径被指定为中央圆弧的半径TR1。下述区域的端部被限定为中央部分26c与中间部分26m之间的上述边界P1：在该区域中，由具有半径TR1的圆弧表示的轨迹与轮胎2的外周表面56的轮廓之间的偏差在连接一个参考位置B1和另一个参考位置B1的第一虚拟圆弧的长度的3％以内。
在轮胎2中，中间圆弧的半径TR2如下确定。在本说明书中，从赤道线PE轴向向外离开预定距离的位置B2用作参考位置。在轮胎2中，从赤道线PE到参考位置B2的在轴向方向上的距离设定成作为带束层宽度BW的一半的45％的长度。当参考位置B2与凹槽28重叠时，凹槽28的靠近参考位置B2的边缘用作参考位置B2。
在指定中间圆弧的半径TR2时，绘制了下述虚拟圆弧(在下文中也称为第二虚拟圆弧)，该虚拟圆弧具有位于连接中央圆弧的中心和边界P1的直线上的中心，并且该虚拟圆弧穿过边界P1和参考位置B2。在边界P1与参考位置B2之间，由第二虚拟圆弧表示的轨迹与中间部分26m的轮廓之间的偏差沿着第二虚拟圆弧的法线测量。当该偏差在连接边界P1和参考位置B2的第二虚拟圆弧的长度的3％以内时，第二虚拟圆弧的半径被指定为中间圆弧的半径TR2。下述区域的端部被指定为中间部分26m与侧部部分26s之间的上述边界P2：在该区域中，由具有半径TR2的圆弧表示的轨迹与轮胎2的外周表面56的轮廓之间的偏差在连接边界P1和参考位置B2的第二虚拟圆弧的长度的3％以内。
在轮胎2中，侧部圆弧的半径TR3如下确定。在本说明书中，从赤道线PE轴向向外离开预定距离的位置B3用作参考位置。在轮胎2中，从赤道线PE到参考位置B3的在轴向方向上的距离设定成作为带束层宽度BW的一半的80％的长度。
在指定侧部圆弧的半径TR3时，绘制了下述虚拟圆弧(在下文中也称为第三虚拟圆弧)，该虚拟圆弧具有位于连接中间圆弧的中心和边界P2的直线上的中心，并且该虚拟圆弧穿过边界P2和参考位置B3。在边界P2与参考位置B3之间，由第三虚拟圆弧表示的轨迹与侧部部分26s的轮廓之间的偏差沿着第三虚拟圆弧的法线测量。当该偏差在连接边界P2和参考位置B3的第三虚拟圆弧的长度的3％以内时，第三虚拟圆弧的半径被指定为侧部圆弧的半径TR3。下述区域的端部被指定为胎面表面26与胎肩表面58之间的上述边界S1：在该区域中，由具有半径TR3的圆弧表示的轨迹与轮胎2的外周表面56的轮廓之间的偏差在连接边界P2和参考位置B3的第三虚拟圆弧的长度的3％以内。
在轮胎2中，胎肩圆弧的半径ShR如下指定。在本说明书中，从赤道线PE轴向向外离开预定距离的位置B4用作参考位置。在轮胎2中，从赤道线PE到参考位置B4的在轴向方向上的距离设定为等于带束层宽度BW的一半的长度。
在指定胎肩圆弧的半径ShR时，绘制了下述虚拟圆弧(在下文中也称为第四虚拟圆弧)，该虚拟圆弧具有位于连接侧部圆弧的中心和边界S1的直线上的中心，并且该虚拟圆弧穿过边界S1和参考位置B4。在边界S1与参考位置B4之间，由第四虚拟圆弧表示的轨迹与胎肩表面58的轮廓之间的偏差沿着第四虚拟圆弧的法线测量。当该偏差在连接边界S1和参考位置B4的第四虚拟圆弧的长度的3％以内时，第四虚拟圆弧的半径被指定为胎肩圆弧的半径ShR。下述区域的端部被指定为胎肩表面58与侧表面4之间的上述边界S2：在该区域中，由具有半径ShR的圆弧表示的轨迹与轮胎2的外周表面56的轮廓之间的偏差在连接边界S1和参考位置B4的第四虚拟圆弧的长度的3％以内。
在图3中，附图标记TE表示指定胎面6的宽度的参考点。在轮胎2中，参考点TE由在边界S1处与外周表面56的轮廓相切的线和在边界S2处与外周表面56的轮廓相切的线的交点表示。
在图3中，双向箭头TW表示胎面6的宽度。胎面6的宽度TW表示为从一个参考点TE到另一个参考点TE的在轴向方向上的距离。当图1中所示的轮胎2的内部压力为正常内部压力的10％时，图1中所示的胎面6的宽度TW与图3中所示的胎面6的宽度TW一致。
如上所述，在轮胎2中，冠带层22包括基本上沿周向方向延伸的冠带层帘线52。每个冠带层帘线52的在4％伸长率下的载荷不小于60N。由尼龙纤维形成并且通常用作每个冠带层帘线52的帘线的在4％伸长率下的载荷在20N至30N的范围内。冠带层帘线52的刚度高于在常规轮胎中通常使用的冠带层帘线的刚度。即，在轮胎2中，使用具有高刚度的帘线作为冠带层帘线52。包括冠带层帘线52的冠带层22有助于提高高速耐久性并且降低道路噪音。在轮胎2中，关于道路噪音，特别地有效降低了315Hz的道路噪音。
在本发明中，每个冠带层帘线52的在4％伸长率下的载荷根据JIS L1017中规定的用于“恒定伸长率下的载荷”的测试方法(用于化学纤维轮胎帘线的测试方法)来测量。
在轮胎2中，在外周表面56的轮廓中，具体地，在作为外周表面56的一部分的胎面表面26的轮廓中，表示中央部分的中央圆弧的半径TR1大于表示中间部分的中间圆弧的半径TR2，并且中间圆弧的半径TR2大于表示侧部部分的侧部圆弧的半径TR3。在轮胎2中，特别地，中央圆弧的半径TR1与胎面6的宽度TW的比不小于4.94并且不大于5.21。在常规轮胎中，中央圆弧的半径与胎面的宽度的比为约4.4，并且轮胎2中的中央圆弧的半径TR1大于常规轮胎中的中央圆弧的半径。
图4示出了轮胎2的地面接触表面60的形状。在图4中，上下方向对应于轮胎2的周向方向，并且左右方向对应于轮胎2的轴向方向。垂直于图4的纸面的方向对应于轮胎2的径向方向。地面接触表面60通过使用轮胎地面接触形状测量装置(未示出)在正常状态下向轮胎2施加正常载荷并将轮胎2压靠在路面上而获得。为了获得地面接触表面60，轮胎2被安置成使得轮胎2的轴向方向平行于路面并且正常载荷沿垂直于路面的方向施加至轮胎2。
在图4中，点划线QL表示位于地面接触表面60的轴向中心处且与轮胎2的赤道面平行的平面(在下文中也称为第一虚拟平面)。双向箭头L0表示第一虚拟平面QL和地面接触表面60的相交线的长度。
在图4中，附图标记P100表示地面接触表面60的轴向外端部。实线TL表示在上述第一虚拟平面QL与外端部P100之间并且平行于轮胎2的赤道面的平面(在下文中也称为第二虚拟平面)。双向箭头L80表示第二虚拟平面TL与地面接触表面60的相交线的长度。
在图4中，双向箭头W100表示从第一虚拟平面QL到外端部P100在轴向方向上的距离。双向箭头W80表示从第一虚拟平面QL到第二虚拟平面TL的在轴向方向上的距离。
在本发明中，使用由在距离W80与距离W100之比设定为0.8情况下的长度L0与长度L80之比表示的形状指数来考虑地面接触表面60的形状。该形状指数也称为FSF80。在轮胎2被安装在正常轮辋上、轮胎2的内部压力被调整为正常内部压力、向轮胎2施加正常载荷并且轮胎2以0°的外倾角与平坦的路面接触的情况下获得的地面接触表面60上，该形状指数由地面接触表面60的在地面接触表面60的轴向中心QL处的长度L0与地面接触表面60的在位置TL处的长度L80之比表示，其中，从地面接触表面60的轴向中心QL到位置TL处的距离是从地面接触表面60的轴向中心QL到地面接触表面60的轴向外端部P100的在轴向方向上的距离W100的0.8倍。具有较大值的形状指数表示地面接触表面60更圆。
本发明人已经证实，在保持常规轮胎的胎面表面轮廓并且常规轮胎的每个冠带层帘线从具有在4％伸长率下在20N至30N的范围内的载荷的帘线改变成具有在4％伸长率下为60N或更大的载荷的帘线的轮胎(在下文中称为比较轮胎)中，地面接触表面的形状指数相对于常规轮胎的地面接触表面的形状指数增加，并且在通过对上述比较轮胎的胎面表面轮廓进行修正而获得的轮胎2中，即，在图1至图3中所示的轮胎2中，地面接触表面60的形状指数相对于比较轮胎的地面接触表面的形状指数减小。具体地，作为比较轮胎的后述的比较示例3的形状指数为1.49，而轮胎2的形状指数不小于1.40且不大于1.44。即，在轮胎2中，尽管使用了具有高刚度的帘线，但地面接触表面60不太可能圆化。
在轮胎2中，抑制了当将具有高刚度的帘线用作常规轮胎中的冠带层帘线时确定的地面接触形状的圆化。在轮胎2中，获得了适当的地面接触形状，并且因此抑制了胎冠磨损的发生、即不均匀磨损的发生。轮胎2具有良好的耐磨性。
在轮胎2中，实现了高速耐久性的提高和道路噪音的降低，同时抑制了不均匀磨损的发生。
在轮胎2中，表示中间部分26m的中间圆弧的半径TR2优选地不小于表示中央部分26c的中央圆弧的半径TR1的一半。因此，有效地抑制了轮胎2的地面接触形状的圆化。从该角度考虑，半径TR2与半径TR1之比更优选地不小于0.51。从维持良好的耐磨性的角度考虑，该比优选地不大于0.53并且更优选地不大于0.52。
在轮胎2中，表示侧部部分26s的侧部圆弧的半径TR3与表示中央部分26c的中央圆弧的半径TR1的比优选地不小于0.16并且优选地不大于0.23。因此，在轮胎2中，有效地抑制了轮胎2的地面接触形状的圆化。轮胎2具有良好的耐磨性。
在轮胎2中，从有效地抑制轮胎2的地面接触形状的圆化的角度考虑，表示中央部分26c的中央圆弧的半径TR1优选地不小于890mm，更优选地不小于930mm，并且进一步优选地不小于950mm。半径TR1优选地不大于1000mm，更优选地不大于980mm，并且进一步优选地不大于960mm。
在图3中，双向箭头HTW表示从赤道线PE到参考点TE的在轴向方向上的距离。距离HTW是胎面6的宽度TW的一半。双向箭头WP1表示从赤道线PE到中央部分26c与中间部分26m之间的边界P1的在轴向方向上的距离。双向箭头WP2表示从赤道线PE到中间部分26m与侧部部分26s之间的边界P2的在轴向方向上的距离。
在轮胎2中，从赤道线PE到中央部分26c与中间部分26m之间的边界P1的在轴向方向上的距离WP1与作为胎面6的宽度TW的一半的HTW之比优选地不小于0.32并且更优选地不小于0.33。该比优选地不大于0.43并且更优选地不大于0.37。因此，在轮胎2中，有效地抑制了轮胎2的地面接触形状的圆化。轮胎2具有良好的耐磨性。
在轮胎2中，从赤道线PE到中间部分26m与侧部部分26s之间的边界P2的在轴向方向上的距离WP2与作为胎面6的宽度TW的一半的HTW之比优选地不小于0.53并且更优选地不小于0.58。该比优选地不大于0.71并且更优选地不大于0.67。因此，在轮胎2中，有效地抑制了轮胎2的地面接触形状的圆化。轮胎2具有良好的耐磨性。
如上所述，在轮胎2中，冠带层22是覆盖整个带束层20的全冠带层48。如图1中所示，全冠带层48的宽度大于胎面6的宽度TW。全冠带层48有助于抑制地面接触形状的圆化。从该角度考虑，在轮胎2中，优选地，冠带层22是覆盖整个带束层20的全冠带层48，并且全冠带层48的宽度大于胎面6的宽度TW。特别地，当如图1中所示带束层20的宽度BW小于胎面6的宽度TW时，具有大于胎面6的宽度TW的宽度的全冠带层48有效地有助于抑制地面接触形状的圆化。全冠带层48的宽度在上述参考状态下指定。
在图1中，附图标记DF表示从胎面6的宽度TW的参考点TE到全冠带层48的端部的在轴向方向上的距离。在轮胎2中，从全冠带层48有效地有助于抑制地面接触形状的圆化的角度考虑，距离DF优选地不小于2mm并且优选地不大于10mm。
在轮胎2中，每个冠带层帘线52是由有机纤维形成的帘线。从具有适当的高刚度并有助于提高高速耐久性和降低道路噪音的角度考虑，每个冠带层帘线52优选地为由聚酯纤维形成的帘线并且更优选地为由聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维形成的帘线。
如上所述，在该轮胎中，每个冠带层帘线52的在4％伸长率下的载荷不小于60N。从提高高速耐久性和降低道路噪音的角度考虑，每个冠带层帘线52的在4％伸长率下的载荷优选地不小于65N并且更优选地不小于70N。
如上所述，根据本发明，获得了实现高速耐久性的提高和道路噪音的降低同时抑制不均匀磨损的发生的的充气轮胎2。特别地，在具有195mm或更大的标称横截面宽度的轮胎2中，有效地抑制了不均匀磨损的发生，并且实现了高速耐久性的提高和道路噪音的降低。“标称横截面宽度”是包括在JIS D4202“汽车轮胎-标称术语和尺寸”中规定的“轮胎尺寸”中的“标称横截面宽度”。
以上公开的实施方式在所有方面仅是说明性的并不是限制性的。本发明的技术范围不限于上述实施方式，并且因此，在权利要求书中记载的等效构型的范围内的所有变化均旨在包含在该范围中。
示例
以下将通过示例等进一步详细地描述本发明，但是本发明不限于这些示例。
[示例1]
获得了具有图1至图3中所示的基本结构并且具有表1中所示的规格的乘用车用充气轮胎(轮胎尺寸＝215/55R17)。
在示例1中，使用由聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维形成的帘线作为每个冠带层帘线。这在表中的用于冠带层帘线的“材料”的单元格中以“PET”表示。冠带层帘线的在4％伸长率下的载荷为70.3N。
关于示例1的胎面表面的轮廓，中央圆弧的半径TR1与胎面的宽度TW之比(TR1/TW)设定为5.05。中间圆弧的半径TR2与中央圆弧的半径TR1之比(TR2/TR1)设定为0.52。侧部圆弧的半径TR3与中央圆弧的半径TR1之比(TR3/TR1)设定为0.22。此外，从轮胎的赤道线到中央部分与中间部分之间的边界P1的在轴向方向上的距离WP1与作为胎面宽度TW的一半的HTW之比(WP1/HTW)设定为0.35。从轮胎的赤道线到中间部分与侧部部分之间的边界P2的在轴向方向上的距离WP2与作为胎面宽度TW的一半的HTW之比(WP2/HTW)设定为0.64。在参考状态下，胎面的宽度TW设定为188.2mm。
[比较示例1]
比较示例1是常规轮胎。在比较示例1中，使用由尼龙纤维形成的帘线作为每个冠带层帘线。这在表中的用于冠带层帘线的“材料”的单元格中以“N”表示。冠带层帘线的在4％伸长率下的载荷为29.0N。
关于比较示例1的胎面表面的轮廓，比(TR1/TW)设定为4.35。比(TR2/TR1)设定为0.47。比(TR3/TR1)设定为0.21。此外，比(WP1/HTW)设定为0.35。比(WP2/HTW)设定为0.64。在参考状态下，胎面的宽度TW设定为188.2mm。
[比较示例2和3]
比较示例2和3的轮胎以与比较示例1相同的方式获得，除了改变冠带层帘线。在比较示例2中，将使用由尼龙纤维形成的帘线和由芳族聚酰胺纤维形成的帘线形成的混合帘线用作每个冠带层帘线。这在表中的用于冠带层帘线的“材料”的单元格中以“HB”表示。冠带层帘线的在4％伸长率下的载荷为51.9N。在比较示例3中，将由聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维形成并且与示例1中相同的帘线用作每个冠带层帘线。
[示例2]
示例2的轮胎以与示例1相同的方式获得，除了将比(TR3/TR1)设定为如下表1中所示。
[示例3至5以及比较示例4和5]
示例3至5以及比较示例4和5的轮胎以与示例1相同的方式获得，除了将中央圆弧的半径TR1改变成使得比(TR1/TW)和比(TR2/TR1)设定为如下表2中所示。
[示例6至8]
示例6至8的轮胎以与示例1相同的方式获得，除了将中间圆弧的半径TR2改变成使得比(TR2/TR1)设定为如下表3中所示。
[示例9至12]
示例9至12的轮胎以与示例1相同的方式获得，除了将轴向方向上的距离WP1改变为使得比(WP1/HTW)设定为如下表4中所示。
[示例13至16]
示例13至16的轮胎以与示例1相同的方式获得，除了将轴向方向上的距离WP2改变成使得比(WP2/HTW)设定为如下表5中所示。
[地面接触形状]
将轮胎配装到轮辋(轮辋尺寸＝7J)上，并用空气对轮胎充气以将每个轮胎的内部压力调整至230kPa。在调整之后，对每个轮胎施加4.62kN的载荷，并使轮胎以0°的外倾角与路面接触。因此，获得了地面接触表面的转换图。基于该转换图获得作为地面接触表面的形状指数的比(L0/L80)。结果在下表1至5中示出。值越高表示地面接触形状越圆。
[耐磨性]
将轮胎配装到轮辋(轮辋尺寸＝7J)上，并用空气对轮胎充气以将每个轮胎的内部压力调整至230kPa。在调整之后，将轮胎安装至测试车辆(乘用车)的所有车轮。在具有干燥沥青路面的测试路线上行驶5,000km之后，确认胎冠磨损的发生状态。测量周向凹槽的凹槽深度以获得磨损量。结果在下表1至5中以指数示出。值越高表示耐磨性越好。
[高速耐久性]
将轮胎配装到轮辋(轮辋尺寸＝7J)上，并用空气对轮胎充气以将每个轮胎的内部压力调整至300kPa。在调整之后，将每个轮胎安装至转鼓测试仪。根据ECE30执行步进速度方法的测试。依次增加行驶速度，并测量轮胎破裂时的速度和时间。结果在下表1至5中示出。值越高表示高速耐久性越好
[道路噪音]
将轮胎配装到轮辋(轮辋尺寸＝7J)上，并用空气对轮胎充气以将每个轮胎的内部压力调整至230kPa。在调整之后，将轮胎安装至测试车辆(乘用车)的所有车轮。使测试车辆在具有高粗糙度的沥青路面上以60km/h的速度行驶。通过集音麦克风测量在行驶过程期间在驾驶员座椅处315Hz频带内的噪音水平(dB)。测量值在下表1至5中以指数示出。较高的值表示道路噪音较低。
[表1]
Figure BDA0002988389330000181
[表2]
Figure BDA0002988389330000191
[表3]
Figure BDA0002988389330000192
[表4]
Figure BDA0002988389330000201
[表5]
Figure BDA0002988389330000202
如表1至表5中所示，在示例中，实现了高速耐久性的提高和道路噪音的降低，同时抑制了耐磨性降低即不均匀磨损的发生。示例相比于比较示例具有更好的评价。根据评价结果，本发明的优点是清楚的。
工业适用性
关于冠带层和胎面表面轮廓的上述技术也可以应用于各种轮胎。
附图标记列表
2轮胎
4侧表面
6胎面
8胎侧
12胎圈
16胎体
20带束层
22冠带层
26胎面表面
26c中央部分
26s侧部部分
26m中间部分
40胎体帘布层
46a内层
46b外层
48全冠带层
50带形本体
52冠带层帘线
56轮胎2的外周表面
58胎肩表面
60地面接触表面

Claims (9)

1.一种充气轮胎，包括：
胎面，所述胎面与路面接触；
冠带层，所述冠带层位于所述胎面的径向内侧；以及
带束层，所述带束层位于所述冠带层的径向内侧并且所述带束层包括在径向方向上堆叠的至少两个层，其中
包括在所述带束层中的每个层均包括彼此对准的大量的带束层帘线，
所述冠带层包括大致沿周向方向延伸的冠带层帘线，
所述冠带层帘线的在4％伸长率下的载荷不小于60N，
在所述轮胎安装在正常轮辋上、所述轮胎的内部压力调整到正常内部压力、向所述轮胎施加正常载荷、并且所述轮胎以0°的外倾角与路面接触的情况下获得的地面接触表面的形状指数由所述地面接触表面在所述地面接触表面的轴向中心处的长度与所述地面接触表面在下述位置处的长度之比表示，其中，从所述地面接触表面的轴向中心到所述位置处的距离是从所述地面接触表面的轴向中心到所述地面接触表面的轴向外端部的在轴向方向上的距离的0.8倍，并且
所述形状指数不小于1.40并且不大于1.44。
2.根据权利要求1所述的充气轮胎，其中
在所述轮胎的处于所述轮胎安装在所述正常轮辋上、所述轮胎的内部压力调整到所述正常内部压力的10％、并且没有载荷施加至所述轮胎的状态下的沿着包括旋转轴线的平面的横截面上，
所述轮胎的外周表面具有径向向外凸出的轮廓，
所述轮廓包括：中央部分，所述中央部分包括所述轮胎的赤道线；一对中间部分，所述中间部分各自在所述轴向方向上位于所述中央部分的外侧；以及一对侧部部分，所述侧部部分分别在所述轴向方向上位于所述中间部分的外侧，
所述中央部分由具有半径TR1的圆弧表示，所述中间部分中的每个中间部分均由具有小于所述半径TR1的半径TR2的圆弧表示，并且所述侧部部分中的每个侧部部分均由具有小于所述半径TR2的半径TR3的圆弧表示，并且
表示所述中央部分的圆弧的所述半径TR1与所述胎面的宽度之比不小于4.94并且不大于5.21。
3.一种充气轮胎，包括：
胎面，所述胎面与路面接触；
冠带层，所述冠带层位于所述胎面的径向内侧；以及
带束层，所述带束层位于所述冠带层的径向内侧并且所述带束层包括在径向方向上堆叠的至少两个层，其中
包括在所述带束层中的每个层均包括彼此对准的大量的带束层帘线，
所述冠带层包括大致沿周向方向延伸的冠带层帘线，
所述冠带层帘线的在4％伸长率下的载荷不小于60N，
在所述轮胎的处于所述轮胎安装在正常轮辋上、所述轮胎的内部压力调整到正常内部压力的10％、并且没有载荷施加至所述轮胎的状态下的沿着包括旋转轴线的平面的横截面上，
所述轮胎的外周表面具有径向向外凸出的轮廓，
所述轮廓包括：中央部分，所述中央部分包括所述轮胎的赤道线；一对中间部分，所述中间部分各自在轴向方向上位于所述中央部分的外侧；以及一对侧部部分，所述侧部部分分别在所述轴向方向上位于所述中间部分的外侧，
所述中央部分由具有半径TR1的圆弧表示，所述中间部分中的每个中间部分均由具有小于所述半径TR1的半径TR2的圆弧表示，并且所述侧部部分中的每个侧部部分均由具有小于所述半径TR2的半径TR3的圆弧表示，并且
表示所述中央部分的圆弧的所述半径TR1与所述胎面的宽度之比不小于4.94并且不大于5.21。
4.根据权利要求2或3所述的充气轮胎，其中，表示所述中间部分的圆弧的所述半径TR2不小于表示所述中央部分的圆弧的所述半径TR1的一半。
5.根据权利要求2至4中的任一项所述的充气轮胎，其中，从所述轮胎的赤道线到所述中央部分与所述中间部分之间的边界的在所述轴向方向上的距离与所述胎面的宽度的一半之比不小于0.32并且不大于0.43。
6.根据权利要求2至5中的任一项所述的充气轮胎，其中，从所述轮胎的赤道线到所述中间部分与所述侧部部分之间的边界的在所述轴向方向上的距离与所述胎面的宽度的一半之比不小于0.53并且不大于0.71。
7.根据权利要求1至6中的任一项所述的充气轮胎，其中，所述冠带层是覆盖整个带束层的全冠带层。
8.根据权利要求7所述的充气轮胎，其中，所述全冠带层的宽度大于所述胎面的宽度。
9.根据权利要求1至8中的任一项所述的充气轮胎，其中，所述冠带层帘线是由聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维形成的帘线。
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