CN113195251A - 轮胎 - Google Patents

Abstract

充气轮胎(10)包括：圆环状的胎体(40)，其使用胎体处理层而形成，该胎体处理层是利用橡胶材料包覆沿着轮胎宽度方向配置的胎体帘线而成的；以及带束层(50)，其设于胎体(40)的轮胎径向外侧，是通过将被树脂材料包覆的树脂包覆帘线(50a)沿着轮胎周向配置而形成的。胎体处理层的沿着轮胎宽度方向的处理层强度在10kN/25mm以上。

Description

轮胎

技术领域

本发明涉及一种具备使用树脂包覆帘线形成的带束层的轮胎。

背景技术

以往已知有一种充气轮胎(以下适当地省略为轮胎)，其具备通过将被树脂材料包覆的树脂包覆帘线沿着轮胎周向卷绕而形成的带束层(参照专利文献1)。这样的带束层成为传统的二层交叉带束层的替代品。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2018-65426号公报

发明内容

在轮胎越过路面的尖锐的突起等的情况下，对带束层作用沿轮胎宽度方向拉伸的力。

在交叉带束层的情况下，相互交叉的带束帘线主要负担这样的输入。另一方面，在使用上述那样的树脂包覆帘线形成的带束层的情况下，由于树脂包覆帘线沿着轮胎周向配置，因此针对这样的输入的负担基本上没有贡献。因而，包覆树脂会负担这样的输入。

然而，在欲通过提高包覆树脂自身的刚度或者增厚包覆树脂来负担这样的输入时，存在由反复变形引起的疲劳等无法确保带束层的耐久性的问题。

特别是，近年来提出了一种主要着眼于城市内的人、物等的输送的新的小型穿梭巴士。这样的小型穿梭巴士也设想全长5米且全宽2米左右、车辆总重量也超过3吨的情况。对于安装于这样的小型穿梭巴士的轮胎而言寻求较高的承载能力。

因此，本发明是鉴于这样的状况而完成的，其目的在于提供一种这样的轮胎：在具备通过将被树脂材料包覆的树脂包覆帘线沿着轮胎周向配置而形成的带束层的情况下，能兼顾带束层的耐久性和较高的承载能力。

本发明的一个技术方案是一种轮胎(充气轮胎10)，其中，该轮胎(充气轮胎10)包括：圆环状的胎体(胎体40)，其使用胎体处理层(胎体处理层40T)而形成，该胎体处理层(胎体处理层40T)是利用橡胶材料包覆沿着轮胎宽度方向配置的胎体帘线(胎体帘线40a)而成的；以及带束层(带束层50)，其设于所述胎体的轮胎径向外侧，是通过将被树脂材料包覆的树脂包覆帘线(树脂包覆帘线50a)沿着轮胎周向配置而形成的，所述胎体处理层的沿着轮胎宽度方向的处理层强度在10kN/25mm以上。

附图说明

图1是安装有充气轮胎10的车辆1的整体概略侧视图。

图2是充气轮胎10及轮圈100的剖视图。

图3是充气轮胎10的单体剖视图。

图4是构成胎体40的胎体处理层40T的局部立体图。

图5是表示基于轮胎形状(轮胎外径OD和轮胎宽度SW)与轮圈形状(轮辋直径RD和轮辋宽度RW)的组合的典型的轮胎尺寸的定位的图。

图6是示意地表示胎体帘线40a的截面形状的图。

具体实施方式

以下，基于附图说明实施方式。另外，对相同的功能、结构标注相同或者类似的附图标记，适当地省略其说明。

(1)安装有充气轮胎的车辆的概略结构

图1是安装有本实施方式的充气轮胎10的车辆1的整体概略侧视图。如图1所示，在本实施方式中，车辆1是4轮汽车。另外，车辆1并不限定于4轮，也可以是6轮结构或者8轮结构等。

车辆1与车轮结构相应地安装有预定数量的充气轮胎10。具体而言，在车辆1的预定位置安装有组装于轮圈100的充气轮胎10。

车辆1属于主要着眼于城市内的人、物等的输送的新的小型穿梭巴士。在本实施方式中，新的小型穿梭巴士设想全长4m～7m且全宽2m左右、车辆总重量为3t左右的车辆。不过，尺寸及车辆总重量并不一定限定于该范围，也可以稍微脱离该范围。

此外，小型穿梭巴士并不一定限于人的输送，也可以用作物的输送、移动店铺、移动办公室等。

并且，由于小型穿梭巴士主要着眼于城市内的人、物等的输送，因此设想比较低的行驶速度范围(最高速度70km/h以下、平均速度50km/h左右)。因此，也可以不重视打滑对策。

在本实施方式中，车辆1以具有自动驾驶功能(设想4级以上)的电动汽车为前提，但自动驾驶功能并不是必需的，此外，也可以不是电动汽车。

在车辆1是电动汽车的情况下，优选使用轮内马达(未图示)作为动力单元。轮内马达既可以是单元整体设于轮圈100的内侧空间，也可以是单元的局部设于轮圈100的内侧空间。

此外，在使用轮内马达的情况下，车辆1优选具有各车轮能够独立地转向的独立转向功能。由此，能够进行就地的转向和向横向的移动，并且不要动力传递机构，因此能提高车辆1的空间效率。

这样，车辆1要求较高的空间效率。因此，充气轮胎10优选为尽量小径。

另一方面，安装于成为与车辆尺寸和用途对应的相应的车辆总重量的车辆1，因此，要求较高的承载能力(最大负载能力)。

为了满足这样的条件，充气轮胎10在减小轮胎外径OD(在图1中未图示，参照图2)的同时具有与车辆1的车辆总重量对应的承载能力。

此外，在车辆1具有轮内马达和独立转向功能的情况下，从提高响应性的观点出发，充气轮胎10的扁平率优选较低，考虑到轮内马达等的收纳空间，充气轮胎10的轮辋直径RD(在图1中未图示，参照图2)优选较大。

(2)充气轮胎的结构

图2是充气轮胎10和轮圈100的剖视图。具体而言，图2是组装于轮圈100的充气轮胎10的沿着轮胎宽度方向和轮胎径向的剖视图。另外，在图2中省略了截面的阴影显示(在图3之后也同样)。

充气轮胎10比较小径，另一方面宽度较宽。具体而言，作为轮圈100的直径的轮辋直径RD优选为12英寸以上且17.5英寸以下。不过，轮辋直径RD只要满足其他的数值范围，也可以为10英寸以上且22英寸以下。

如图2所示，轮辋直径RD是轮圈100的轮辋主体部分的外径，不包含轮辋凸缘110的部分。

此外，充气轮胎10的轮胎宽度SW优选为125mm以上且255mm以下。如图2所示，轮胎宽度SW是指充气轮胎10的截面宽度，在充气轮胎10具备轮辋护罩(未图示)的情况下，不包含轮辋护罩部分。

并且，充气轮胎10的扁平率优选为35％以上、75％以下。另外，使用算式1来计算扁平率。

扁平率(％)＝轮胎截面高度H/轮胎宽度SW(截面宽度)×100…(算式1)

作为充气轮胎10的外径的轮胎外径OD为350mm以上且600mm以下。另外，轮胎外径OD优选为500mm以下。

在轮胎外径OD是这样的尺寸、将组装于充气轮胎10的轮圈100的轮辋宽度设为轮辋宽度RW的情况下，充气轮胎10满足算式2和算式3的关系。

0.78≤RW/SW≤0.99…(算式2)

0.56≤RD/OD≤0.75…(算式3)

另外，充气轮胎10优选满足0.78≤RW/SW≤0.98，更优选满足0.78≤RW/SW≤0.95。此外，充气轮胎10优选满足0.56≤RD/OD≤0.72，更优选满足0.56≤RD/OD≤0.71。

满足这样的关系的充气轮胎10在是小径的同时能确保为了支承车辆1的车辆总重量所需要的空气体积。具体而言，考虑到载荷支承性能，空气体积需要在20000cm³以上。此外，考虑到省空间化，需要在80000cm³以下。

另外，只要满足上述的关系，轮辋宽度RW就没有特别的限定，从确保空气体积的观点出发，优选为尽量宽。例如，轮辋宽度能够设为3.8J～7.8J。

此外，同样从确保空气体积的观点出发，优选的是，轮辋直径RD相对于轮胎外径OD的比率较小，也就是扁平率较高。不过，如上所述，从响应性的观点出发，扁平率优选较低，此外，考虑到轮内马达等的收纳空间，轮辋直径RD优选较大，因此扁平率和轮辋直径RD在空气体积与响应性以及轮内马达等的收纳空间的方面成为折衷的关系。

作为充气轮胎10的优选的尺寸的一例，能列举出205/40R15。此外，适合轮辋宽度为7.5J左右。另外，作为优选的尺寸的另一例，能列举出215/45R12。在该情况下，适合轮辋宽度为7.0J左右。

并且，虽没有特别的限定，但充气轮胎10的设定内压(正常内压)设想为400kPa～1100kPa，现实地讲是500kPa～900kPa。另外，正常内压例如在日本是与JATMA(日本汽车轮胎协会)的YearBook中的最大负载能力对应的空气压力，在欧洲是ETRTO，在美国是TRA，对应其他各国的轮胎规格。

此外，充气轮胎10所负担的载荷设想500kgf～1500kgf，现实地讲是900kgf左右。

图3是充气轮胎10的单体剖视图。具体而言，图3是充气轮胎10的沿着轮胎宽度方向和轮胎径向的剖视图。

如图3所示，充气轮胎10包括胎面20、轮胎侧部30、胎体40、带束层50以及胎圈部60。

胎面20是与路面接触的部分。在胎面20形成有与充气轮胎10的使用环境、所安装的车辆的类别相应的花纹(未图示)。

轮胎侧部30与胎面20相连，位于胎面20的轮胎径向内侧。轮胎侧部30是从胎面20的轮胎宽度方向外侧端到胎圈部60的上端的区域。轮胎侧部30有时也称为胎侧等。

胎体40形成充气轮胎10的骨架。胎体40是沿着轮胎径向以放射状配置的胎体帘线40a(在图3中未图示，参照图4)被橡胶材料包覆而成的子午线构造。不过，并不限定于子午线构造，也可以是胎体帘线40a以沿着轮胎径向交叉的方式配置的斜交构造。

带束层50设于胎面20的轮胎径向内侧。带束层50设于胎体40的轮胎径向外侧。带束层50通过将被树脂材料包覆的树脂包覆帘线50a沿着轮胎周向卷绕而形成。

也就是说，带束层50是通过将被树脂材料包覆的树脂包覆帘线50a沿着轮胎周向卷绕而形成的单层的螺旋带束。另外，螺旋带束的具体的结构例如记载在日本特开2018-65426号公报中。

该树脂材料使用与构成轮胎侧部30的橡胶材料和构成胎面20的橡胶材料相比拉伸弹性模量较高的树脂材料。作为该树脂材料，能够使用具有弹性的热塑性树脂、热塑性弹性体(TPE)以及热固性树脂等。考虑到行驶时的弹性和制造时的成形性，优选使用热塑性弹性体。

作为热塑性弹性体，能列举出聚烯烃系热塑性弹性体(TPO)、聚苯乙烯系热塑性弹性体(TPS)、聚酰胺系热塑性弹性体(TPA)、聚氨酯系热塑性弹性体(TPU)、聚酯系热塑性弹性体(TPC)、动态交联型热塑性弹性体(TPV)等。

此外，作为热塑性树脂，能列举出聚氨酯树脂、聚烯烃树脂、氯乙烯树脂、聚酰胺树脂等。并且，作为热塑性树脂材料，例如可以使用ISO75－2或ASTM D648所规定的载荷挠曲温度(0.45MPa载荷时)为78℃以上、JIS K7113所规定的拉伸屈服强度为10MPa以上、同样JIS K7113所规定的拉伸断裂伸长率为50％以上、JIS K7206所规定的维卡软化温度(A法)为130℃以上的材料。

此外，树脂包覆帘线50a的帘线自身优选由芳香族聚酰胺纤维、碳纤维和钢丝中的任一者形成。

胎圈部60与轮胎侧部30相连，位于轮胎侧部30的轮胎径向内侧。胎圈部60是沿着轮胎周向延伸的圆环状，胎体40经由胎圈部60从轮胎宽度方向内侧向轮胎宽度方向外侧折回。

另外，在胎圈部60，既可以在胎圈芯的轮胎径向外侧设有胎圈填料，也可以设有防止在胎圈部60处折回的胎体40等与轮圈100摩擦而磨损的胎圈包布。

(3)胎体40的结构

接下来，对胎体40的结构进行说明。图4是构成胎体40的胎体处理层40T的局部立体图。

如图4所示，胎体处理层40T是利用橡胶材料的包覆橡胶40b包覆沿着轮胎宽度方向配置的胎体帘线40a而成的构件。使用胎体处理层40T形成圆环状的胎体40。

胎体处理层40T的沿着轮胎宽度方向的处理层强度在10kN/25mm以上(图中的预定宽度W)。

胎体帘线40a优选由芳香族聚酰胺纤维、碳纤维和钢丝中的任一者形成。作为具体例，能够使用芳纶或者碳纤维。

另外，根据所需的胎体处理层40T的强度(材料物性和帘线构造等)调整胎体帘线40a的打纬密度(相邻的胎体帘线40a之间的间隔)即可。

(4)作用·效果

接下来，对上述的充气轮胎10的作用·效果进行说明。图5是表示基于轮胎形状(轮胎外径OD和轮胎宽度SW)与轮圈形状(轮辋直径RD和轮辋宽度RW)的组合的典型的轮胎尺寸的定位的图。

具体而言，图5所示的图表的横轴表示轮辋宽度RW与轮胎宽度SW的比率(RW/SW)，纵轴表示轮辋直径RD与轮胎外径OD的比率(RD/OD)。在图5中，遵照RW/SW的值和RD/OD的值标记典型的轮胎尺寸的位置。

如图5所示，卡车·巴士用轮胎的区域的RW/SW和RD/OD均较低。乘用车或小型卡车用轮胎的区域的RW/SW和RD/OD均高于卡车·巴士用轮胎的RW/SW和RD/OD。

作为上述的充气轮胎10的优选的尺寸的一例的215/45R12包含在区域A1中。如上所述，区域A1是0.78≤RW/SW≤0.99、0.56≤RD/OD≤0.75的范围。这样的区域A1定位为像上述的车辆1那样主要着眼于城市内的人、物等的输送的新小型穿梭巴士用轮胎的区域。

新小型穿梭巴士用轮胎的区域的RD/OD与乘用车或小型卡车用轮胎的区域的RD/OD相比变化不大，一部分重叠。另一方面，新小型穿梭巴士用轮胎的区域的RW/SW高于乘用车或小型卡车用轮胎的区域的RW/SW。

如上所述，充气轮胎10的轮胎外径OD是350mm以上且600mm以下。因此，与车辆1的尺寸相比较足够小径，能有助于车辆1的省空间化。

此外，根据区域A1所包含的尺寸的充气轮胎10，由于满足0.78≤RW/SW≤0.99的关系，因此能够构成轮辋宽度RW相对于轮胎宽度SW而言较宽、也就是宽度较宽的轮胎，易于确保为了发挥较高的承载能力所需要的空气体积。另外，若轮辋宽度RW过宽，则轮胎宽度SW也变宽，空间效率下降，并且胎圈部60易于自轮圈100脱离。

并且，根据区域A1所包含的尺寸的充气轮胎10，由于满足0.56≤RD/OD≤0.75的关系，因此轮辋直径RD相对于轮胎外径OD而言较大，易于确保轮内马达等的收纳空间。另外，若轮辋直径RD过小，则盘式制动器或者鼓式制动器的直径尺寸变小。因此，有效的制动器的接触面积变小，难以确保所需的制动性能。

即，根据充气轮胎10，在安装于新的小型穿梭巴士等的情况下，在具有更高的承载能力的同时能实现较高的空间效率。

充气轮胎10的轮辋直径RD优选为12英寸以上且17.5英寸以下。由此，在维持小径的同时能确保所需充分的空气体积及轮内马达等的收纳空间。此外，也能够确保制动性能和驱动性能。

此外，充气轮胎10的轮胎宽度SW优选为125mm以上且255mm以下。并且，充气轮胎10的扁平率优选为35％以上且75％以下。由此，能确保所需充分的空气体积及轮内马达等的收纳空间。

并且，在本实施方式中，如上所述，充气轮胎10具备通过将树脂包覆帘线50a沿着轮胎周向卷绕而形成的带束层50。这样的带束层50与通常的交叉带束层相比较，特别是胎面20的胎肩部分的刚度较高，能有效地抑制充气轮胎10这样的小径轮胎所担心的胎肩部分的直径增长。此外，带束层50为轻量，也有助于滚动阻力的减小。

此外，胎体处理层40T的沿着轮胎宽度方向的处理层强度在10kN/25mm以上。因此，充气轮胎10能发挥较高的承载能力。在通常的以往的充气轮胎中，胎体处理层的沿着轮胎宽度方向的处理层强度为2kN/25mm～5kN/25mm左右，即使在使胎体40两帘布化的情况下，处理层强度也小于10kN/25mm。在充气轮胎10中，不需进行如下处理，就能确保所需的承载能力，上述处理为：将胎体40进行两帘布化、使带束层50的厚度增加、以及对所需的承载能力的确保特别严格的充气轮胎10的中心部附近追加构件。

即，根据充气轮胎10，在具备通过将树脂包覆帘线50a沿着轮胎周向配置而形成的带束层50的情况下，能兼顾带束层50的耐久性和较高的承载能力。

在本实施方式中，胎体帘线40a由芳香族聚酰胺纤维、碳纤维和钢丝中的任一者形成。因此，能更可靠且容易地实现胎体处理层40T所要求的处理层强度。

(5)其他的实施方式

以上，按照实施例说明了本发明的内容，但本发明并不限定于这些记载，能够进行各种变形及改良，这对于本领域技术人员而言是不言自明的。

例如，在上述的实施方式中，带束层50是通过将被树脂材料包覆的树脂包覆帘线50a沿着轮胎周向卷绕而形成的，但树脂包覆帘线50a也可以并不一定沿着轮胎周向卷绕多次。也就是说，只要沿着树脂包覆帘线50a配置即可。

此外，在上述的实施方式中，带束层50是单层的螺旋带束，但也可以并不一定是单层。

并且，在上述的实施方式中，充气轮胎10满足0.56≤RD/OD≤0.75的关系，但也可以并不一定满足该关系。

此外，胎体40的胎体帘线40a也可以如下地构成。图6示意地表示胎体帘线40a的截面形状。如图6所示，胎体帘线40a通过多个长丝FL1和多个长丝FL2加捻而形成。具体而言，胎体帘线40a由2根长丝FL1和6根长丝FL2形成。

胎体帘线40a的外径比通常的胎体帘线的外径细，以易于追随小径的充气轮胎10的胎圈部60的形状。具体而言，胎体帘线40a的外径为0.7mm以下。另外，胎体帘线40a的外径更优选为0.6mm以下。

此外，形成这样的胎体帘线40a的长丝FL1和长丝FL2的外径优选为0.2mm以下。

在本变更例中，长丝FL1的外径为0.15mm，长丝FL2的外径为0.175mm。

并且，在上述的实施方式中，对充气轮胎10是安装于以小型穿梭巴士为前提的车辆1的小径轮胎的例子进行了说明，但充气轮胎10并不一定限定于这样的小径轮胎。

如上所述，记载了本发明的实施方式，但并不应理解为形成本公开的一部分的论述及附图用于限定本发明。根据本公开，本领域技术人员可明确各种替代实施方式、实施例及应用技术。

附图标记说明

1、车辆；10、充气轮胎；20、胎面；30、轮胎侧部；40、胎体；40a、胎体帘线；40b、包覆橡胶；40T、胎体处理层；50、带束层；50a、树脂包覆帘线；60、胎圈部；100、轮圈；110、轮辋凸缘。

Claims (3)

1.一种轮胎，其中，

该轮胎包括：

圆环状的胎体，其使用胎体处理层而形成，该胎体处理层是利用橡胶材料包覆沿着轮胎宽度方向配置的胎体帘线而成的；以及

带束层，其设于所述胎体的轮胎径向外侧，是通过将被树脂材料包覆的树脂包覆帘线沿着轮胎周向配置而形成的，

所述胎体处理层的沿着轮胎宽度方向的处理层强度在10kN/25mm以上。

2.根据权利要求1所述的轮胎，其中，

所述胎体帘线由芳香族聚酰胺纤维、碳纤维和钢丝中的任一者形成。

3.根据权利要求1或2所述的轮胎，其中，

在将所述轮胎的外径设为OD、将组装于所述轮胎的轮圈的轮辋宽度设为RW、将所述轮胎的轮胎宽度设为SW、将所述轮圈的轮辋直径设为RD的情况下，

所述OD为350mm以上且600mm以下，

满足0.78≤RW/SW≤0.99和0.56≤RD/OD≤0.75的关系。

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