CN112805160B - 充气轮胎 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种能在改善泄气保用耐久性的同时减小滚动阻力，并且改善通常行驶时的乘坐舒适性的充气轮胎。在胎圈部(3)的各胎圈芯(5)的外周侧配置有胎边芯(6)，在侧壁部(2)的胎体层(4)的轮胎宽度方向内侧配置有剖面月牙状的胎侧增强层(11)，作为构成胎侧增强层(11)的橡胶和构成胎边芯(6)的橡胶的物性，100％伸长时的模量为8.4MPa～10.2MPa的范围，60℃下的tanδ为0.04～0.08的范围，20℃下的JIS硬度为75～79的范围。

Description

充气轮胎
技术领域
本发明涉及一种充气轮胎，更详细而言，涉及一种能在改善泄气保用耐久性的同时减小滚动阻力，并且改善通常行驶时的乘坐舒适性的充气轮胎。
背景技术
作为能进行漏气状态下的行驶的充气轮胎，提出了在侧壁部的内表面侧配置有剖面月牙状的泄气保用增强层的胎侧增强型的泄气保用轮胎(例如，参照专利文献1、2)。在这样的泄气保用轮胎中，当使构成胎侧增强层的橡胶的体积增加而谋求泄气保用行驶时的挠曲的抑制时，存在如下问题：发热被促进而滚动阻力增加，并且由于胎侧刚性的增加而通常行驶时的乘坐舒适性恶化。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开平7-304312号公报
专利文献2：日本特开2009-61866号公报
发明内容
发明要解决的问题
本发明的目的在于提供一种能在改善泄气保用耐久性的同时减小滚动阻力，并且改善通常行驶时的乘坐舒适性的充气轮胎。
技术方案
用于达成上述目的的本发明的充气轮胎具备：胎面部，在轮胎周向延伸并形成环状；一对侧壁部，配置于该胎面部的两侧；以及一对胎圈部，配置于这些侧壁部的轮胎径向内侧，在该一对胎圈部之间装架有至少一层胎体层，该胎体层绕各胎圈部的胎圈芯从轮胎内侧向外侧被卷起，在所述胎圈部的各胎圈芯的外周侧配置有胎边芯，在所述胎面部的所述胎体层的外周侧配置有多层带束层，并且在所述侧壁部的所述胎体层的轮胎宽度方向内侧配置有剖面月牙状的胎侧增强层，所述充气轮胎的特征在于，作为构成所述胎侧增强层的橡胶和构成所述胎边芯的橡胶的物性，100％伸长时的模量为8.4MPa～10.2MPa的范围，60℃下的tanδ为0.04～0.08的范围，20℃下的JIS硬度为75～79的范围。
有益效果
在本发明中，作为构成胎侧增强层的橡胶和构成胎边芯的橡胶的物性，100％伸长时的模量为8.4MPa～10.2MPa的范围，因此，能防止位于胎侧增强层与胎边芯之间的胎体层的剥离的发生，能改善泄气保用耐久性。此外，60℃下的tanδ为0.04～0.08的范围，是低发热的橡胶，因此，能抑制泄气保用行驶时的发热，减小滚动阻力。而且，20℃下的JIS硬度为75～79的范围，因此能平衡良好地改善泄气保用耐久性和通常行驶时的乘坐舒适性。通过这样将分别构成胎侧增强层和胎边芯的橡胶的物性设为特定的范围，不使构成胎侧增强层的橡胶的截面积或厚度增加，能使两者的橡胶的物性差变小。由此，能在改善泄气保用耐久性的同时减小滚动阻力，并且改善通常行驶时的乘坐舒适性。
在本发明中，优选的是，在侧壁部的胎体层的轮胎宽度方向外侧具有与胎边芯和胎侧增强层在轮胎径向重叠的外侧增强层。由此，能有效地改善外胎(casing)刚性，能在避免对通常行驶时的乘坐舒适性的不良影响的同时抑制在泄气保用行驶时胎体层所受到的剪切应力。
在本发明中，优选的是，从胎圈部的胎踵起至胎侧增强层的最大厚度位置为止的高度HW和从胎圈部的胎踵起至外侧增强层的轮胎径向外侧端部为止的高度H1满足0.6≤H1/HW≤0.8的关系。由此，能抑制胎圈部周围的变形，使泄气保用行驶时的侧壁部的弯折点向胎面部侧移动，有效地改善泄气保用耐久性。
在本发明中，优选的是，作为构成外侧增强层的橡胶的物性，100％伸长时的模量为5.2MPa～6.4MPa的范围，20℃下的JIS硬度为70～74的范围。由此，能在维持泄气保用耐久性的同时改善通常行驶时的乘坐舒适性。
在本发明中，优选的是，从胎圈部的胎踵起至胎侧增强层的最大厚度位置为止的高度HW和从胎圈部的胎踵起至胎边芯的轮胎径向外侧端部为止的高度H2满足0.35≤H2/HW≤0.50的关系。由此，能使泄气保用行驶时的侧壁部的弯折点向胎面部侧移动，即使在使胎侧增强层比以往薄的情况下，也能在维持泄气保用耐久性的同时减小轮胎重量。
在本发明中，优选的是，位于轮胎径向最外侧的带束层的宽度相对于接地宽度的比率为101％～110％的范围，位于轮胎径向最内侧的带束层与胎侧增强层的重叠量为15mm～30mm的范围。由此，能有效地改善泄气保用耐久性。
在本发明中，优选的是，带束层的相对于轮胎周向的帘线角度为25°～35°的范围，在带束层的外周侧具有覆盖整个宽度的至少一层带束覆盖层。由此，能抑制胎面部的翘曲，有效地改善泄气保用耐久性。
在本发明中，橡胶物性的特定所使用的100％伸张时的模量是指依据JIS-K6251利用以3号哑铃为基准的形状的橡胶样品在室温下进行了拉伸试验时的100％变形时的模量的测定结果。tanδ(60℃)是指依据JIS-K6934使用粘弹性谱仪在频率20Hz、初始应变10％、动态应变±2％、温度60℃的条件下的测定结果。JIS硬度(20℃)是依据JIS-K6253使用A型硬度计在温度20℃的条件下测定的硬度计硬度。此外，在本发明中，接地宽度是指，将轮胎轮辋组装于JATMA的标准轮辋，施加填充了内压230kPa的状态下的负荷能力的70％的载荷，并将该轮胎垂直于平面放置时的与平面的接触面的轮胎轴向的最大直线距离。
附图说明
图1是表示由本发明的实施方式构成的充气轮胎的一个例子的子午线半剖视图。
具体实施方式
以下，参照附图对本发明的构成进行详细说明。图1是表示由本发明的实施方式构成的充气轮胎的一个例子的图。
如图1所示，本实施方式的充气轮胎具备：胎面部1，在轮胎周向延伸并形成环状；一对侧壁部2，配置于胎面部1的两侧；以及一对胎圈部3，配置于这些侧壁部2的轮胎径向内侧。在图1中，仅描绘了以轮胎中心线CL为边界的轮胎宽度方向的一侧的半剖面，该充气轮胎在轮胎中心线CL的两侧具有对称的构造。当然，也可以采用非对称的构造。
在左右一对胎圈部3、3之间装架有至少一层(在图1中为两层)胎体层4。该胎体层4的各端部绕配置于各胎圈部3的胎圈芯5从轮胎内侧向外侧被卷起。在各胎圈芯5的轮胎外周侧配置有由橡胶形成的剖面三角形的胎边芯6。胎体层4包住胎边芯6，延伸至侧壁部2附近终止。在轮胎内表面的左右一对胎圈部3、3之间的区域配置有内衬层7。
在胎面部1的胎体层4的轮胎外周侧埋设有多层(在图1中为两层)带束层8。带束层8包括相对于轮胎周向倾斜的多根增强帘线，并且被配置为增强帘线在层间彼此交叉。带束层8的增强帘线优选使用钢帘线。以提高高速耐久性为目的，在带束层8的轮胎外周侧配置有相对于轮胎周向以5°以下的角度排列而成的至少一层(在图1中为两层)带束覆盖层9。在图1的方案中，位于轮胎径向内侧的带束覆盖层9构成覆盖带束层8的整个宽度的全覆盖，位于轮胎径向外侧的带束覆盖层9构成仅覆盖带束层8的端部的边缘覆盖层。带束覆盖层9的增强帘线优选使用尼龙、芳纶等有机纤维帘线。
在胎面部1的带束层8和带束覆盖层9的外周侧配置有胎面橡胶层10。在侧壁部2的胎体层4与内衬层7之间配置有用于使泄气保用行驶能进行的剖面月牙状的胎侧增强层11。该胎侧增强层11与胎边芯6在轮胎径向重叠。在胎侧增强层11与胎边芯6的重叠部分，沿着轮胎径向测定的长度为15mm～30mm的范围为好。在侧壁部2的胎体层4的外周侧(轮胎宽度方向外侧)配置有胎侧橡胶层12。在胎圈部3的胎体层4的外周侧(轮胎宽度方向外侧)配置有轮辋缓冲橡胶层13。
在上述充气轮胎中，构成胎侧增强层11的橡胶和构成胎边芯6的橡胶具有以下这样的物性。构成胎侧增强层11的橡胶和构成胎边芯6的橡胶的100％伸长时的模量M100均为8.4MPa～10.2MPa的范围。特别优选的是，构成胎边芯6的橡胶的模量M100BF大于构成胎侧增强层11的橡胶的模量M100SL，更优选的是，两者的模量之差(M100BF-M100SL)/M100BF为10％以下。
此外，构成胎侧增强层11的橡胶和构成胎边芯6的橡胶的60℃下的tanδ均为0.04～0.08的范围。特别优选的是，60℃下的tanδ为0.05～0.07的范围。而且，更优选的是，构成胎边芯6的橡胶的60℃下的tanδBF大于构成胎侧增强层11的橡胶的60℃下的tanδSL，最优选的是，两者的tanδ之差(tanδBF-tanδSL)/tanδBF为10％以下。
而且，构成胎侧增强层11的橡胶和构成胎边芯6的橡胶的20℃下的JIS硬度均为75～79的范围。特别优选的是，构成胎边芯6的橡胶的20℃下的JIS硬度大于构成胎侧增强层11的橡胶的20℃下的JIS硬度。
在胎侧增强层11和胎边芯6中，胎边芯6的截面积s相对于胎侧增强层11的截面积S之比(s/S)为0.15～0.35的范围为好。此外，优选的是，胎侧增强层11的最大厚度Tm为8.5mm～11.5mm的范围。需要说明的是，胎侧增强层11的最大厚度Tm是沿着与胎体层4的内周面正交的方向测定出的橡胶厚度的最大值。
在上述的充气轮胎中，作为构成胎侧增强层11的橡胶和构成胎边芯6的橡胶的物性，100％伸长时的模量M100为8.4MPa～10.2MPa的范围，因此，能防止位于胎侧增强层11与胎边芯6之间的胎体层4的剥离的发生，能改善泄气保用耐久性。此外，60℃下的tanδ为0.04～0.08的范围，是低发热的橡胶，因此，能抑制泄气保用行驶时的发热，减小滚动阻力。而且，20℃下的JIS硬度为75～79的范围，因此能平衡良好地改善泄气保用耐久性和通常行驶时的乘坐舒适性。通过这样将分别构成胎侧增强层11和胎边芯6的橡胶的物性设为特定的范围，不使构成胎侧增强层11的橡胶的截面积或厚度增加，能使两者的橡胶的物性差变小。由此，能在改善泄气保用耐久性的同时减小滚动阻力，并且改善通常行驶时的乘坐舒适性。
相对于此，若模量M100小于8.4MPa或大于10.2MPa，则变得容易发生胎体层4的剥离，有泄气保用耐久性恶化的倾向。此外，虽然60℃下的tanδ越小，越能抑制泄气保用行驶时的发热，但是难以使60℃下的tanδ小于0.04，若使60℃下的tanδ大于0.08，则变得容易发生泄气保用行驶时的发热，有滚动阻力恶化的倾向。而且，若20℃下的JIS硬度小于75，则泄气保用耐久性变得不充分，若20℃下的JIS硬度大于79，则通常行驶时的乘坐舒适性恶化。
在图1中，在侧壁部2的胎体层4的轮胎宽度方向外侧配置有与胎边芯6和胎侧增强层11在轮胎径向重叠的外侧增强层14。在图1的实施方式中，以外侧增强层14的一端位于胎边芯6的中途而另一端位于胎侧增强层11的中途的方式沿着轮胎径向延伸。通过在侧壁部2的胎体层4的轮胎宽度方向外侧配置外侧增强层14，能有效地改善外胎刚性，能在避免对通常行驶时的乘坐舒适性的不良影响的同时抑制在泄气保用行驶时胎体层4所受到的剪切应力。
优选的是，作为构成外侧增强层14的橡胶的物性，100％伸长时的模量为5.2MPa～6.4MPa的范围，20℃下的JIS硬度为70～74的范围。通过构成外侧增强层14的橡胶具有上述的物性，能在维持泄气保用耐久性的同时改善通常行驶时的乘坐舒适性。
在上述充气轮胎中，将从胎圈部3的胎踵3A起至胎侧增强层11的最大厚度Tm的位置为止的高度设为高度HW，将从胎圈部3的胎踵3A起至外侧增强层14的轮胎径向外侧端部为止的高度设为高度H1。这时，优选的是，胎侧增强层11的高度HW和外侧增强层14的高度H1满足0.6≤H1/HW≤0.8的关系。而且，更优选的是，外侧增强层14的高度H1和后述的胎边芯6的高度H2满足H1>H2的关系。通过这样适度地设定外侧增强层14的高度H1相对于胎侧增强层11的高度HW之比，能抑制胎圈部3周围的变形，使泄气保用行驶时的侧壁部2的弯折点向胎面部1侧移动，有效地改善泄气保用耐久性。在此，若外侧增强层14的高度H1相对于胎侧增强层11的高度HW之比小于0.6，则虽然能减小轮胎重量，但是无法充分地获得泄气保用耐久性的改善效果。另一方面，若上述比大于0.8，则虽然能改善泄气保用耐久性，但是有轮胎重量增加而滚动阻力恶化的倾向。
此外，将从胎圈部3的胎踵3A起至胎边芯6的轮胎径向外侧端部为止的高度设为高度H2。这时，优选的是，胎侧增强层11的高度HW和胎边芯6的高度H2满足0.35≤H2/HW≤0.50的关系。通过这样适度地设定胎边芯6的高度H2相对于胎侧增强层11的高度HW之比，能使泄气保用行驶时的侧壁部2的弯折点向胎面部1侧移动，即使在使胎侧增强层11比以往薄的情况下，也能在维持泄气保用耐久性的同时减小轮胎重量。在此，若胎边芯6的高度H2相对于胎侧增强层11的高度HW之比小于0.35，则有通常行驶时的乘坐舒适性恶化的倾向，若胎边芯6的高度H2相对于胎侧增强层11的高度HW之比大于0.50，则有滚动阻力恶化的倾向。
而且，优选的是，位于轮胎径向最外侧的带束层8的宽度BW相对于接地宽度W的比率为101％～110％的范围，位于轮胎径向最内侧的带束层8与胎侧增强层11的重叠量L为15mm～30mm的范围。通过这样分别适度地设定带束层8的宽度BW相对于接地宽度W的比率以及带束层8与胎侧增强层11的重叠量L，能有效地改善泄气保用耐久性。在此，若带束层8的宽度BW相对于接地宽度W的比率小于101％，则无法充分地获得带束层8的增强效果，另一方面，若带束层8的宽度BW相对于接地宽度W的比率大于110％，则有轮胎重量增加而滚动阻力恶化的倾向。需要说明的是，带束层8与胎侧增强层11的重叠量L是沿着带束层8的延伸方向来测定两者重叠的部分而得到的长度。
在本发明中，优选的是，带束层8的相对于轮胎周向的帘线角度为25°～35°的范围，在带束层8的外周侧具有覆盖整个宽度的至少一层带束覆盖层9。通过这样适度地设定带束层8的帘线角度并且设置构成全覆盖的带束覆盖层9，能抑制胎面部1的翘曲，有效地改善泄气保用耐久性。在此，若帘线角度小于25°，则帘线的轮胎宽度方向成分不充分，因此无法充分地抑制胎面部1的翘曲，若帘线角度大于35°，则无法充分地获得通常行驶时的轮胎性能。
在将本发明应用于轮胎剖面高度高的充气轮胎的情况下，所获得的效果显著。作为这样的轮胎剖面高度高的充气轮胎，轮胎剖面高度为115mm～145mm的范围为好。
实例
制作了在充气轮胎中如表1那样设定如下参数的以往例、比较例1～3以及实例1～9的轮胎：构成胎侧增强层的橡胶和构成胎边芯的橡胶的M100、tanδ(60℃)以及JIS硬度(20℃)；外侧增强层的有无；构成外侧增强层的橡胶的M100和JIS硬度(20℃)；外侧增强层的高度H1相对于胎侧增强层的高度HW之比(H1/HW)；胎边芯的高度H2相对于胎侧增强层的高度HW之比(H2/HW)；带束层的宽度BW相对于接地宽度W的比率(BW/W×100％)；带束层与胎侧增强层的重叠量L；带束层的帘线角度；以及全覆盖的带束覆盖层的有无。所述充气轮胎的轮胎尺寸为235/60RF18，具备：胎面部，在轮胎周向延伸并形成环状；一对侧壁部，配置于胎面部的两侧；以及一对胎圈部，配置于这些侧壁部的轮胎径向内侧，在该一对胎圈部之间装架有至少一层胎体层，胎体层绕各胎圈部的胎圈芯从轮胎内侧向外侧被卷起，在胎圈部的各胎圈芯的外周侧配置有胎边芯，在胎面部的胎体层的外周侧配置有多层带束层，并且在侧壁部的胎体层的轮胎宽度方向内侧配置有剖面月牙状的胎侧增强层。
关于这些试验轮胎，通过下述试验方法对滚动阻力、乘坐舒适性以及泄气保用耐久性进行评价，将其结果一并示于表1。
滚动阻力：
将各试验轮胎分别组装于轮辋尺寸18×7.5J的车轮，在空气压210kPa的条件下，使用转鼓试验机测定了滚动阻力。评价结果以将以往例设为100的指数来表示。该指数值越小，意味着滚动阻力越小。
乘坐舒适性：
将各试验轮胎分别组装于轮辋尺寸18×7.5J的车轮并装接于排气量2500cc的车辆，在空气压250kPa的条件下，实施了由试驾员进行的感官评价。评价结果将以往例设为基准分3，以5分满分法来表示。该评价值越大，意味着乘坐舒适性越优异。
泄气保用耐久性：
将各试验轮胎分别组装于轮辋尺寸18×7.5J的车轮，在空气压0kPa、作为负荷载荷的由JATMA或ETRTO规定的最大负荷能力的65％的条件下，使用转鼓试验机实施了行驶试验。具体而言，行驶速度设为80km/h，行驶至轮胎发生故障，测定出其行驶距离。评价结果以将以往例设为100的指数来表示。该指数值越大，意味着泄气保用耐久性越优异。
Figure BDA0003011178470000091
根据表1可知，与以往例相比，实例1～9的充气轮胎在改善了泄气保用耐久性的同时减小了滚动阻力，并且改善了乘坐舒适性。
一方面，比较例1将构成胎侧增强层的橡胶的M100和tanδ(60℃)设为本发明规定的范围外，比较例2将构成胎边芯的橡胶的M100和tanδ(60℃)设为本发明规定的范围外，因此滚动阻力和泄气保用耐久性的改善效果不充分。此外，比较例3将分别构成胎侧增强层和胎边芯的橡胶的M100和tanδ(60℃)设为本发明规定的范围外，因此滚动阻力和泄气保用耐久性的改善效果不充分。
符号说明
1 胎面部
2 侧壁部
3 胎圈部
4 胎体层
5 胎圈芯
6 胎边芯
7 内衬层
8 带束层
9 带束覆盖层
10 胎面橡胶层
11 胎侧增强层
12 胎侧橡胶层
13 轮辋缓冲橡胶层
14 外侧增强层

Claims (5)

1.一种充气轮胎，所述充气轮胎具备：胎面部，所述胎面部在轮胎周向延伸并形成环状；一对侧壁部，所述侧壁部配置于所述胎面部的两侧；以及一对胎圈部，所述胎圈部配置于这些侧壁部的轮胎径向内侧，在所述一对胎圈部之间装架有至少一层胎体层，所述胎体层绕各胎圈部的胎圈芯从轮胎内侧向外侧被卷起，在所述胎圈部的各胎圈芯的外周侧配置有胎边芯，在所述胎面部的所述胎体层的外周侧配置有多层带束层，并且在所述侧壁部的所述胎体层的轮胎宽度方向内侧配置有剖面月牙状的胎侧增强层，所述充气轮胎的特征在于，
作为构成所述胎侧增强层的橡胶和构成所述胎边芯的橡胶的物性，100％伸长时的模量为8.4MPa～10.2MPa的范围，60℃下的tanδ为0.04～0.08的范围，20℃下的JIS硬度为75～79的范围，
构成所述胎边芯的橡胶的100％伸长时的模量大于构成所述胎侧增强层的橡胶的100％伸长时的模量，
在所述侧壁部的所述胎体层的轮胎宽度方向外侧具有与所述胎边芯和所述胎侧增强层在轮胎径向重叠的外侧增强层，
作为构成所述外侧增强层的橡胶的物性，100％伸长时的模量为5.2MPa～6.4MPa的范围，20℃下的JIS硬度为70～74的范围。
2.根据权利要求1所述的充气轮胎，其特征在于，
从所述胎圈部的胎踵起至所述胎侧增强层的最大厚度位置为止的高度HW和从所述胎圈部的胎踵起至所述外侧增强层的轮胎径向外侧端部为止的高度H1满足0.6≤H1/HW≤0.8的关系。
3.根据权利要求1或2所述的充气轮胎，其特征在于，
从所述胎圈部的胎踵起至所述胎侧增强层的最大厚度位置为止的高度HW和从所述胎圈部的胎踵起至所述胎边芯的轮胎径向外侧端部为止的高度H2满足0.35≤H2/HW≤0.50的关系。
4.根据权利要求1或2所述的充气轮胎，其特征在于，
位于轮胎径向最外侧的带束层的宽度相对于接地宽度的比率为101％～110％的范围，位于轮胎径向最内侧的带束层与所述胎侧增强层的重叠量为15mm～30mm的范围。
5.根据权利要求1或2所述的充气轮胎，其特征在于，
所述带束层的相对于轮胎周向的帘线角度为25°～35°的范围，在所述带束层的外周侧具有覆盖整个宽度的至少一层带束覆盖层。
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