CN113474183A - 充气轮胎 - Google Patents

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Abstract

提供具备由有机纤维帘线构成的胎体层、能够维持耐冲击爆破性并且提高操纵稳定性及高速耐久性的充气轮胎。由胎体帘线(4c)构成架设于一对胎圈部(3)之间的至少1层胎体层(4)，胎体帘线(4c)由将有机纤维的丝束捻合而成的有机纤维帘线构成，将该胎体帘线(4c)的公量纤度设为4000dtex～8000dtex，将胎侧部(2)处的胎体帘线(4c)的1.0cN/dtex负荷时的中间伸长率设为3.3％～4.2％，将胎体帘线的断裂伸长率设为20％以上，将在轮胎最大宽度位置(A)处在胎体层(4)的层内相邻的胎体帘线(4c)彼此的间隔G与胎体帘线(4c)的帘线直径R之比G/R设为0.35～0.60。

Description

充气轮胎
技术领域
本发明涉及具备由有机纤维帘线构成的胎体层的充气轮胎，更详细而言，涉及能够维持耐冲击爆破性并且提高操纵稳定性及高速耐久性的充气轮胎。
背景技术
充气轮胎通常具备架设于一对胎圈部之间的胎体层。作为构成这样的胎体层的胎体帘线，特别是在高性能轮胎中优选使用人造丝纤维帘线。相对于此，例如从充气轮胎的轻量化的观点出发，提出了使用与人造丝纤维帘线相比为高强度且廉价的聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维帘线(以下称为PET纤维帘线)的方案(例如，参照专利文献1)。
在将这样的聚酯纤维帘线用于胎体层的充气轮胎中，为了进一步改善操纵稳定性，尝试增大胎体帘线的纤度来实现胎体帘线的高刚性化(特别是胎侧部处的高刚性化)。然而，纤度大且高刚性的胎体帘线为高发热，因此，由于胎体层内的发热(在胎体层内相邻的胎体帘线之间产生的发热)的影响，粘接性降低，有可能发生脱层(英文：separation，分离)。当为了抑制该发热而单纯扩大胎体帘线间隔时，有可能由于胎体帘线的植入根数的减少而导致耐冲击爆破性降低。此外，耐冲击爆破性是指针对在行驶中轮胎受到大的冲击而导致胎体破坏的损伤的耐久性，通过柱塞能量试验(由于是对胎面中央部压靠预定大小的柱塞来测定轮胎破坏时的破坏能量的试验，因此能够设为充气轮胎越过凹凸路面上的突起时的破坏能量的指标)进行判定。因此，在具备由有机纤维帘线构成的胎体层的充气轮胎中，寻求良好地维持耐冲击爆破性(柱塞能量试验的结果)并且提高操纵稳定性和高速耐久性的对策。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2015-189252号公报
发明内容
发明所要解决的课题
本发明的目的在于提供具备由有机纤维帘线构成的胎体层、能够维持耐冲击爆破性并且提高操纵稳定性及高速耐久性的充气轮胎。
用于解决课题的技术方案
用于达成上述目的的本发明的充气轮胎具备：胎面部，所述胎面部沿轮胎周向延伸而呈环状；一对胎侧部，所述一对胎侧部配置于该胎面部的两侧；以及一对胎圈部，所述一对胎圈部配置于这些胎侧部的轮胎径向内侧，该充气轮胎具有架设于所述一对胎圈部之间的至少1层胎体层，所述充气轮胎的特征在于，所述胎体层由胎体帘线构成，所述胎体帘线由将有机纤维的丝束捻合而成的有机纤维帘线构成，所述胎体帘线的浸渍处理后的纤度为4000dtex～8000dtex，所述胎体帘线的所述胎侧部处的1.0cN/dtex负荷时的中间伸长率为3.3％～4.2％，所述胎体帘线的断裂伸长率为20％以上，在轮胎最大宽度位置处在1层胎体层内相邻的所述胎体帘线彼此的间隔G与所述胎体帘线的帘线直径R之比G/R为0.35～0.60。
发明效果
本发明中，如上所述，构成胎体层的胎体帘线的浸渍处理后的纤度为4000dtex～8000dtex，胎体帘线的胎侧部处的1.0cN/dtex负荷时的中间伸长率为3.3％～4.2％，因此能够提高胎侧部处的刚性，提高操纵稳定性。另一方面，上述的比G/R被设定在0.35～0.60的范围，在胎体层内相邻的胎体帘线彼此的间隔G相对于胎体帘线的帘线直径R被适度地确保得大，因此能够抑制在胎体层内(帘线间)产生的温度上升、剪切应变，能够提高高速耐久性。此时，由于胎体帘线的断裂伸长率为20％以上，因此能够充分地容许在柱塞能量试验时(被柱塞按压时)的变形，能够提高破坏能量(针对胎面部的突起输入的破坏耐久性)。即，能够提高充气轮胎的耐冲击爆破性。通过它们的协作，本发明的充气轮胎能够良好地维持耐冲击爆破性并且提高操纵稳定性及高速耐久性。
在本发明中，优选的是，由下述(1)式表示的所述胎体帘线的浸渍处理后的捻系数K为2000以上。通过这样增大捻系数K，能够确保针对基于由轮胎滚动时的胎圈部的倾倒引起的胎体层的卷起部的反复压缩变形的疲劳的耐久性。
K＝T×D1/2···(1)
(其中，T是帘线的复捻捻数(次/10cm)，D是帘线的总纤度(dtex))。
在本发明中，优选的是，构成胎体帘线的有机纤维为聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维。由此，胎体帘线的物性变得更加良好，有利于良好地维持耐冲击爆破性并且提高操纵稳定性及高速耐久性。
在本发明中，优选的是，胎体帘线的浸渍处理后的纤度为5000dtex～7000dtex。另外，优选的是，胎体帘线的胎侧部处的1.0cN/dtex负荷时的中间伸长率为3.5％～4.0％。而且，优选的是，胎体帘线的浸渍处理后的捻系数K为2100dtex～2500dtex。通过这样设定各物性值，从而胎体帘线的物性变得更加良好，有利于高度兼顾操纵稳定性和高速耐久性。
附图说明
图1是示出由本发明的实施方式构成的充气轮胎的子午线剖视图。
图2是将本发明的充气轮胎的一部分的子午线剖视图和图中的X-X向视剖视图组合来说明层间橡胶厚度G的示意图。
具体实施方式
以下，参照附图对本发明的结构进行详细说明。
如图1所示，本发明的充气轮胎具备胎面部1、配置于该胎面部1的两侧的一对胎侧部2、以及配置于胎侧部2的轮胎径向内侧的一对胎圈部3。在图1中，附图标记CL表示轮胎赤道。图1是子午线剖视图，因此虽然没有描绘，但胎面部1、胎侧部2、胎圈部3分别沿轮胎周向延伸而呈环状，由此构成充气轮胎的环状的基本构造。以下，使用了图1的说明基本上基于图示的子午线截面形状，但各轮胎构成构件均沿轮胎周向延伸而呈环状。
在图示的例子中，在胎面部1的外表面形成有沿轮胎周向延伸的多条(在图示的例子中为4条)主槽，但主槽的条数没有特别限定。另外，除了主槽之外，还能够形成包括沿轮胎宽度方向延伸的横槽在内的各种槽、刀槽花纹。
在左右一对胎圈部3之间架设有包含沿轮胎径向延伸的多根加强帘线(胎体帘线4c)的胎体层4。在各胎圈部埋设有胎圈芯5，在该胎圈芯5的外周上配置有截面大致三角形状的胎圈填胶6。胎体层4绕胎圈芯5从轮胎宽度方向内侧向外侧折回。由此，胎圈芯5及胎圈填胶6由胎体层4的主体部(从胎面部1经由各胎侧部2到达各胎圈部3的部分)和折回部(在各胎圈部3处绕胎圈芯5折回并朝向各胎侧部2侧延伸的部分)包入。
另一方面，在胎面部1处的胎体层4的外周侧埋设有多层(在图示的例子中为2层)带束层7。各带束层7包含相对于轮胎周向倾斜的多根加强帘线(带束帘线)，并且在层间以带束帘线相互交叉的方式配置。在这些带束层7中，带束帘线相对于轮胎周向的倾斜角度例如被设定在10°～40°的范围。作为带束帘线，例如使用钢帘线。
出于提高高速耐久性和降低路面噪声的目的，在带束层7的外周侧设置有带束覆盖层8。带束加强层8包含在轮胎周向上取向的加强帘线(带束加强帘线)。在带束加强层8中，带束加强帘线相对于轮胎周向的角度例如被设定为0°～5°。作为带束加强帘线，使用有机纤维帘线(例如PET纤维帘线)。在本发明中，带束覆盖层8能够形成为必须包括覆盖带束层7的整个区域的全覆盖层8a且任意包括局部地覆盖带束层7的两端部的一对边缘覆盖层8b的结构(在图示的例子中包括全覆盖层8a及边缘覆盖层8b这两者)。带束覆盖层8可以通过将至少1根带束加强帘线拉齐并用覆盖橡胶覆盖而成的带材在轮胎周向上呈螺旋状卷绕而构成，特别优选为无接缝构造。
本发明是与构成上述的胎体层4的胎体帘线有关的发明，因此轮胎整体的基本构造不限定于上述的构造。
在本发明中，构成胎体层4的胎体帘线4c由将有机纤维的丝束捻合而成的有机纤维帘线构成。该胎体帘线4c(有机纤维帘线)的浸渍处理后的纤度为4000dtex～8000dtex，优选为5000dtex～7000dtex。另外，该胎体帘线4c的胎侧部2处的1.0cN/dtex负荷时的中间伸长率为3.3％～4.2％，优选为3.5％～4.0％。而且，该胎体帘线4c(有机纤维帘线)的断裂伸长率为20％以上，优选为22％～24％。构成胎体帘线4c的有机纤维的种类没有特别限定，例如能够使用聚酯纤维、尼龙纤维、芳族聚酰胺纤维等，其中能够优选使用聚酯纤维。另外，作为聚酯纤维，能够例示出聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维(PET纤维)、聚萘二甲酸乙二醇酯纤维(PEN纤维)、聚对苯二甲酸丁二醇酯纤维(PBT)、聚萘二甲酸丁二醇酯纤维(PBN)，能够优选使用PET纤维。此外，“浸渍处理后的纤度”是在对胎体帘线4c(有机纤维帘线)进行浸渍处理后测定的纤度，不是胎体帘线4c(有机纤维帘线)自身的数值，而是还包含附着于浸渍处理后的胎体帘线4c(有机纤维帘线)的浸渍液的数值。另外，“1.0cN/dtex负荷时的中间伸长率”及“断裂伸长率”是，对于从充气轮胎的胎侧部2取出的胎体帘线4c(试样帘线)，依据JISL1017的“化学纤维轮胎帘线试验方法”，在夹持间隔250mm、拉伸速度300±20mm/分钟的条件下实施拉伸试验，在1.0cN/dtex负荷时测定的试样帘线的伸长率(％)。
另外，如图2所示，在将胎侧部在轮胎最大宽度位置A处沿着轮胎周向剖切时，若将在胎体层4的层内相邻的胎体帘线4c彼此的间隔设为帘线间隔G，则该帘线间隔G与胎体帘线4c的帘线直径R之比G/R为0.35～0.60，优选为0.40～0.55。此外，在最大宽度位置A处胎体层4的主体部与折回部层叠的情况下，按主体部及折回部各自的层测定帘线间隔G。
这样，通过将具有特定的物性的有机纤维帘线用于胎体层4，并将帘线间隔G相对于帘线直径R如上述那样设定，从而本发明的充气轮胎能够维持耐冲击爆破性并且提高操纵稳定性及高速耐久性。即，通过将胎体层4(有机纤维帘线)的浸渍处理后的纤度和胎侧部2处的1.0cN/dtex负荷时的中间伸长率设定在上述的范围，能够提高胎侧部2处的刚性，能够提高操纵稳定性。另一方面，帘线间隔G相对于胎体帘线4c的帘线直径R被适度地确保得大，因此能够抑制在胎体层内(帘线间)产生的温度上升、剪切应变，能够提高高速耐久性。并且，通过使胎体帘线4c的断裂伸长率如上述那样大，能够充分地容许在柱塞能量试验时(被柱塞按压时)的变形，能够提高破坏能量，能够提高充气轮胎的耐冲击爆破性。
此时，当胎体帘线4c的浸渍处理后的纤度小于4000dtex时，胎体帘线4c过细而无法充分地确保刚性，因此无法得到提高操纵稳定性的效果。当胎体帘线4c的浸渍处理后的纤度超过8000dtex时，无法抑制由胎体帘线4c引起的发热，高速耐久性降低。当上述的中间伸长率小于3.3％时，胎侧部2的刚性变得过剩，高速耐久性降低。当上述的中间伸长率超过4.2％时，无法充分地确保胎侧部2的刚性，无法得到提高操纵稳定性的效果。当胎体帘线4c(有机纤维帘线)的断裂伸长率小于20％时，无法充分地容许柱塞能量试验时的变形，无法提高耐冲击爆破性。当上述的比G/R小于0.35时，由于帘线间隔小，因此无法充分地抑制在胎体层内(帘线间)产生的温度上升、剪切应变，高速耐久性降低。当上述的比G/R超过0.60时，由于帘线间隔过大，因此耐冲击爆破性降低。
本发明的胎体帘线4c除了上述的物性以外，由下述(1)式表示的捻系数K优选为2000以上，更优选为2100～2500。此外，该捻系数K是浸渍处理后的胎体帘线4c的数值。通过这样将捻系数K设定得大，有利于提高高速耐久性。当捻系数K小于2000时，由于因轮胎滚动时的胎圈部的倾倒引起的胎体层4的卷起部的反复压缩变形，胎体层4容易产生疲劳，有可能无法充分地得到改善高速耐久性的效果。
K＝T×D1/2···(1)
(其中，T是帘线的复捻捻数(次/10cm)，D是帘线的总纤度(dtex))。
实施例
制作了轮胎尺寸为255/35R19、具有图1所例示的基本构造、并如表1～2那样使构成胎体层的胎体帘线的材质(有机纤维的种类)、胎体帘线的浸渍处理后的纤度、胎体帘线的胎侧部处的1.0cN/dtex负荷时的中间伸长率、胎体帘线的断裂伸长率、胎体帘线的帘线直径R、胎体帘线的植入根数E、由这些帘线直径R与植入根数E的乘积定义的帘线量、在轮胎最大宽度位置处在1层胎体层内相邻的胎体帘线彼此的间隔G与胎体帘线的帘线直径R之比G/R、捻系数K不同的以往例1、比较例1～7、实施例1～7的充气轮胎。
此外，在任一例子中，均使用聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维(PET纤维)作为构成胎体帘线的有机纤维。
对于这些试验轮胎，通过下述的评价方法，评价操纵稳定性、耐冲击爆破性、高速耐久性、脱层的有无，将其结果一并示于表1、2。
操纵稳定性
将各试验轮胎组装于轮辋尺寸为19×9.0J的车轮，安装于试验车辆(排气量为2000cc的4轮驱动车)，将气压设定为240kPa，负荷相当于2名乘员乘车的载荷，在速度110km/h的条件下，在由铺设路构成的测试路线上对操纵稳定性进行基于3名测试驾驶员的感官评价。评价结果分别用以以往例1的结果为3分(基准)的5分法进行评分，示出3名测试驾驶员的分数的平均值。该分数越大，意味着高速行驶时的操纵稳定性越优异。
耐冲击爆破性
将各试验轮胎组装于轮辋尺寸为19×9.0J的车轮(ETRTO标准轮辋)，将气压设为240kPa(Reinforced/Extra Load Tires：加强/超负荷轮胎)，进行将柱塞直径为19±1.6mm的柱塞在负荷速度(柱塞的压入速度)为50.0±1.5m/min的条件下压靠于胎面中央部的轮胎破坏试验，测定轮胎强度(轮胎的破坏能量)。评价结果用将以往例1的测定值作为100的指数示出。该值越大，意味着破坏能量越大，耐冲击爆破性越优异。
高速耐久性
将各试验轮胎组装于轮辋尺寸为19×9.0J的车轮，在以内压240kPa下封入了氧的状态下在保持为温度70℃、湿度95％的腔室内保管30天。将这样进行了预处理的试验轮胎安装于具备表面平滑的钢制的直径为1707mm的转鼓的转鼓试验机，将周边温度控制为38±3℃，从速度120km/h起每30分钟加速10km/h，测量到轮胎发生故障为止的行驶距离。评价结果用将以往例1的测定值作为100的指数示出。该指数值越大，意味着高速耐久性越优异。
脱层的有无
在进行上述高速耐久性的试验之后，将各试验轮胎解体，确认胎侧部处的胎体帘线与周围的橡胶之间的脱层的有无。评价结果在发生了脱层的情况下表示为“有”，在没有发生脱层的情况下表示为“无”。
[表1]
Figure BDA0003228946450000091
[表2]
Figure BDA0003228946450000101
从表1、2可知，实施例1～7的轮胎在与作为基准的以往例1的对比中，能够良好地维持耐冲击爆破性，并且提高操纵稳定性及高速耐久性。另外，在高速耐久性试验后也没有发生脱层。另一方面，在比较例1中，由于胎侧部处的胎体帘线的1.0cN/dtex负荷时的中间伸长率、胎体帘线的断裂伸长率小，因此高速耐久性恶化，在高速耐久性试验后的轮胎中发生了脱层。在比较例2中，由于胎侧部处的胎体帘线的1.0cN/dtex负荷时的中间伸长率、胎体帘线的断裂伸长率小，而且，比G/R也小，因此高速耐久性恶化，在高速耐久性试验后的轮胎中发生了脱层。在比较例3中，由于浸渍处理后的胎体帘线的纤度小，因此操纵稳定性和耐冲击爆破性降低。在比较例4中，由于胎侧部处的胎体帘线的1.0cN/dtex负荷时的中间伸长率小，因此高速耐久性恶化，在高速耐久性试验后的轮胎中发生了脱层。在比较例5中，由于胎侧部处的胎体帘线的1.0cN/dtex负荷时的中间伸长率大，因此操纵稳定性降低。在比较例6中，由于比G/R小，因此高速耐久性恶化，在高速耐久性试验后的轮胎中发生了脱层。在比较例7中，由于比G/R大，因此操纵稳定性降低。
附图标记说明
1 胎面部
2 胎侧部
3 胎圈部
4 胎体层
4c 胎体帘线
5 胎圈芯
6 胎圈填胶
7 带束层
8 带束加强层
A 轮胎最大宽度位置
CL 轮胎赤道

Claims (6)

1.一种充气轮胎，具备：胎面部，所述胎面部沿轮胎周向延伸而呈环状；一对胎侧部，所述一对胎侧部配置于该胎面部的两侧；以及一对胎圈部，所述一对胎圈部配置于这些胎侧部的轮胎径向内侧，该充气轮胎具有架设于所述一对胎圈部之间的至少1层胎体层，
所述充气轮胎的特征在于，
所述胎体层由胎体帘线构成，所述胎体帘线由将有机纤维的丝束捻合而成的有机纤维帘线构成，所述胎体帘线的浸渍处理后的纤度为4000dtex～8000dtex，所述胎体帘线的所述胎侧部处的1.0cN/dtex负荷时的中间伸长率为3.3％～4.2％，所述胎体帘线的断裂伸长率为20％以上，
在轮胎最大宽度位置处在1层胎体层内相邻的所述胎体帘线彼此的间隔G与所述胎体帘线的帘线直径R之比G/R为0.35～0.60。
2.根据权利要求1所述的充气轮胎，其特征在于，
由下述(1)式表示的所述胎体帘线的浸渍处理后的捻系数K为2000以上，
K＝T×D1/2…(1)
其中，T是帘线的复捻捻数，单位是次/10cm，D是帘线的总纤度，单位是dtex。
3.根据权利要求1或2所述的充气轮胎，其特征在于，
构成所述胎体帘线的有机纤维为聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维。
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，
所述胎体帘线的浸渍处理后的纤度为5000dtex～7000dtex。
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，
所述胎体帘线的所述胎侧部处的1.0cN/dtex负荷时的中间伸长率为3.5％～4.0％。
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，
所述胎体帘线的浸渍处理后的捻系数K为2100dtex～2500dtex。
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