CN113543987A

CN113543987A - 充气轮胎

Info

Publication number: CN113543987A
Application number: CN202080019418.0A
Authority: CN
Inventors: 安藤宽太
Original assignee: Sumitomo Rubber Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Rubber Industries Ltd
Priority date: 2019-10-10
Filing date: 2020-09-15
Publication date: 2021-10-22
Also published as: EP4043237A1; US20220371374A1; WO2021070578A1; JP2021062654A; JP6943275B2; EP4043237A4

Abstract

提高循环利用性的同时，即使在去除胎面增强构件的情况下，也能够抑制接地面积的减少、确保抓地力。其解决手段为，具有包含胎圈部5、胎侧壁部6、底胎面部7的轮胎骨架部件2，以及配设在底胎面部7的外侧的胎面接地构件3。轮胎骨架部件2和胎面接地构件3由树脂材料形成，胎面接地构件3的拉伸弹性模量Ea小于轮胎骨架部件2的拉伸弹性模量Eb。胎面接地端Te处的胎面厚度X2大于轮胎赤道C处的胎面厚度X1的1.2倍、且小于轮胎赤道C处的胎面厚度X1的5.0倍。

Description

充气轮胎

技术领域

本发明涉及由树脂材料构成轮胎骨架部件的充气轮胎。

背景技术

传统的充气轮胎中，通过使用硫化橡胶和有机纤维或钢纤维等帘线材料，得以确保轮胎的基本特性。然而，硫化橡胶存在难以进行材料循环利用的问题。除此以外，帘线材料、特别是胎体帘线的使用，存在使制造工艺复杂、使制造成本增加的问题。

因此，在下述专利文献1中，有人提出了一种由树脂材料形成轮胎骨架部件的无胎体(carcassless)轮胎的方案。轮胎骨架部件具有：一对胎圈部、从一对胎圈部延伸出的一对胎侧部、连接一对胎侧部的胎冠部。此外，在胎冠部上配置有由硫化橡胶形成的胎面。

专利文献1：日本专利第6138695号公报

发明内容

[发明所要解决的课题]

但是，上述提案的轮胎中，由于胎面由硫化橡胶形成，因此存在不能充分提高材料循环利用性的问题。

另外，在胎冠部与胎面之间，配置有由将钢帘线等增强帘线螺旋卷绕而成的帘线层形成的胎面增强构件。因此，在制造轮胎时，存在下述问题：需要在轮胎骨架部件的外周面上卷绕增强帘线的工序，生产效率下降。此外，在循环利用方面，还需要有区分增强帘线的工序，并且在生命周期评估(Life Cycle Assessment)方面还有改进的余地。

但是，根据本发明人的研究结果，仅去除胎面增强构件的情况下，由于充气时的内压，胎面面部在轮胎赤道侧逐渐上升。其结果是，存在接地面积减少、不能确保必要的抓地力的问题。

本发明的课题是提供一种能够在提高材料循环利用性的同时，即使在去除胎面增强构件的情况下，也能够抑制接地面积的减少、确保抓地力的充气轮胎。

[用于解决课题的手段]

本发明是一种充气轮胎，具有：包含一对胎圈部、一对胎侧壁部、连接所述一对胎侧壁部的底胎面部的环状轮胎骨架部件，以及

配设在所述底胎面部的轮胎径向外侧的胎面接地构件，

所述轮胎骨架部件和所述胎面接地构件由树脂材料形成，

所述胎面接地构件的拉伸弹性模量小于所述轮胎骨架部件的拉伸弹性模量，

关于所述底胎面部的轮胎径向内表面与所述胎面接地构件的轮胎径向外表面之间的胎面厚度，胎面接地端处的胎面厚度X2大于轮胎赤道处的胎面厚度X1的1.2倍、且小于轮胎赤道处的胎面厚度X1的5.0倍。

本发明涉及的充气轮胎中，优选地，所述胎面厚度从所述轮胎赤道起至所述胎面接地端之间渐增。

本发明涉及的充气轮胎中，优选地，所述胎面接地构件的轮胎径向内表面的整个面配置成与所述底胎面部的轮胎径向外表面接触。

本发明涉及的充气轮胎中，优选地，所述树脂材料是热塑性弹性体。

本发明涉及的充气轮胎中，优选地，所述轮胎骨架部件的拉伸弹性模量为60～200MPa。

本发明涉及的充气轮胎中，优选地，所述轮胎骨架部件的拉伸弹性模量为100～170MPa。

本发明涉及的充气轮胎中，优选地，所述胎面厚度X2为所述胎面厚度X1的1.3倍以上。

本发明涉及的充气轮胎中，优选地，所述胎面厚度X2为所述胎面厚度X1的4.5倍以下。

本发明涉及的充气轮胎中，优选地，所述胎面接地构件的厚度为底胎面部厚度的1.0倍以上。

本申请中，胎面接地端是指，轮胎被轮辋安装在正规轮辋上且充填有正规内压的状态下，轮胎负荷正规载荷时，胎面面部所接地的轮胎轴向最外侧的位置。

上述“正规轮辋”是指，包括轮胎所基于的规格的规格体系中，该规格对各轮胎所规定的轮辋，例如，JATMA中是指“标准轮辋”，TRA中是指“设计轮辋(Design Rim)”，ETRTO中是指“测量轮辋(Measuring Rim)”。上述“正规内压”是指，上述规格对各轮胎所规定的气压，JATMA中是指“最高气压”，TRA中是指表“TIRE LOAD LIMITS AT VARIOUS COLDINFLATION PRESSURES(各种冷充气压力下的轮胎负荷极限)”中记载的最大值，ETRTO中是指“INFLATION PRESSURE(充气压力)”，乘用车用轮胎的情况下为180kPa。上述“正规载荷”是指，所述规格对各轮胎所规定的载荷，JATMA中是指“最大负荷能力”，TRA中是指表“TIRELOAD LIMITS AT VARIOUS COLD INFLATION PRESSURES(各种冷充气压力下的轮胎负荷极限)”中记载的最大值，ETRTO中是指“LOAD CAPACITY(负荷能力)”。

[发明的效果]

本发明的充气轮胎中，在由树脂材料形成轮胎骨架部件和胎面接地构件的同时，使胎面接地构件的拉伸弹性模量小于轮胎骨架部件的拉伸弹性模量。由此，可以在提高对路面的跟随性的同时，改善材料循环利用性。

另外，在本发明中，胎面接地端处的胎面厚度X2被规定为大于轮胎赤道处的胎面厚度X1的1.2倍、且小于轮胎赤道处的胎面厚度X1的5.0倍。

因此，在去除胎面增强构件的情况下，充气时的内压导致的轮胎赤道侧的胎面的逐渐上升通过胎面接地端侧胎面厚度大得以抵消，接地面积的减少得到抑制。由此，与上述的对路面的跟随性互相结合作用，可以确保抓地性。此种情况下，可以谋求通过去除胎面增强构件而实现的生产效率的提高、循环利用的操作工序的削减、以及生命周期评估中的改善等。

附图说明

[图1]显示本发明的充气轮胎的一个实施例的截面图。

[图2]放大显示胎面的截面图。

[图3](a)～(c)是显示充气轮胎的制造方法的概念图。

[附图标记]

1 充气轮胎

2 轮胎骨架部件

3 胎面接地构件

3Si 轮胎径向内表面

3So 轮胎径向外表面

5 胎圈部

6 胎侧壁部

7 底胎面(undertread)部

7Si 轮胎径向内表面

7So 轮胎径向外表面

C 轮胎赤道

Ea、Eb 拉伸弹性模量

Te 胎面接地端

具体实施方式

以下详细说明本发明的实施方式。

如图1所示，本实施方式的充气轮胎1(以下有时简称为轮胎1)包括：由树脂材料形成的环状轮胎骨架部件2，和由树脂材料形成的胎面接地构件3。

在本例中，示出了充气轮胎1为乘用车用轮胎的情况。但是，本发明并不限定于此，例如可以用于自动两轮车用、轻型货车用、大型货车用等各种类别的轮胎。

轮胎骨架部件2包含：一对胎圈部5、从一对胎圈部5起向轮胎径向外侧延伸的一对胎侧壁部6、连接一对胎侧壁部6的底胎面部7。轮胎骨架部件2的内表面构成轮胎内腔面。

胎圈部5是在轮辋组装时与轮辋嵌合的部位。在本例中，在胎圈部5的内部，配置有圆环状的胎圈芯10以提高与轮辋的嵌合力。作为胎圈芯10，可适当采用条带胎圈(tapebead)结构和单卷绕(single wind)结构。在条带胎圈结构中，相互平行拉齐的胎圈线材(bead wire)排列体用橡胶或树脂材料贴胶(topping)而成的带状体被从径向内侧向外侧卷绕成涡旋状，由此形成胎圈芯10。在单卷绕结构中，1根胎圈线材被连续卷绕成螺旋状且多列多段，由此形成胎圈芯10。作为胎圈线材，适宜采用钢帘线(steel cord)，但也可采用有机纤维帘线。此外，还可根据轮胎的类别等，去除胎圈芯10。

胎侧壁部6是构成轮胎1的侧部的部位，其在向着轮胎轴向外侧呈凸出的圆弧状弯曲的同时、向轮胎径向外侧延伸。底胎面部7是支撑胎面接地构件3的部位，连接所述胎侧壁部6的轮胎径向外端部间。

胎面接地构件3配置在底胎面部7的轮胎径向外侧。在本例中，胎面接地构件3的轮胎径向内表面3Si的整个面与底胎面部7的轮胎径向外表面7So相接。即，没有胎面增强构件介入地，胎面接地构件3与底胎面部7接合。

胎面接地构件3是与胎面橡胶相当的部位，在胎面接地构件3的轮胎径向外表面3So之胎面面部上，以各种花纹图案形成有用于提高湿性能的胎面沟9。

本申请中，“树脂材料”包括热塑性树脂(包括热塑性弹性体)和热固性树脂，不包括橡胶。

“热固性树脂”是指，材料会随着温度上升而固化的树脂，可举出例如，酚(醛)系热固性树脂、尿素系热固性树脂、三聚氰胺系热固性树脂、环氧系热固性树脂等。

“热塑性树脂”是指，材料随着温度上升而软化、流动、冷却后成为较硬且具有强度的状态的高分子化合物。“热塑性树脂”包括热塑性弹性体。该“热塑性弹性体”具有下述特征，材料随着温度上升而软化、流动、冷却后成为较硬且具有强度的状态，且具有橡胶状弹性。

考虑到行驶时所需的弹性、制造时的成形性等，作为轮胎1的树脂材料，优选热塑性树脂，特别优选热塑性弹性体。

作为热塑性弹性体，可举出聚酰胺系热塑性弹性体、聚酯系热塑性弹性体、聚氨酯系热塑性弹性体、聚苯乙烯系热塑性弹性体、聚烯烃系热塑性弹性体，它们可单独或组合使用。

在本实施方式的轮胎1中，形成胎面接地构件3的树脂材料的拉伸弹性模量Ea被设定为小于形成轮胎骨架部件2的树脂材料的拉伸弹性模量Eb。如此，通过设定为Ea<Eb，可以提高胎面接地构件3对路面的跟随性。

另外，由于轮胎骨架部件2和胎面接地构件3分别由树脂材料构成，因此与使用以往的胎面橡胶的轮胎相比，可以提高轮胎的材料循环利用性。

拉伸弹性模量Eb优选为60～200MPa。拉伸弹性模量Eb低于60Mpa时，轮胎骨架部件2的刚性趋于不足，难以充分确保轮胎的形状保持性能。相反，拉伸弹性模量Eb超过200MPa时，无法确保优异的乘坐舒适性。基于此种观点，拉伸弹性模量Eb的下限更优选为100MPa以上，上限更优选为170MPa以下。拉伸弹性模量是依照JIS K7161的“塑料-拉伸特性的求法”中记载的试验方法测定的值。

轮胎1不含胎面增强构件，胎面接地构件3与底胎面部7直接接合。在此种轮胎1中，充气时，由于内压，胎面面部在轮胎赤道C侧逐渐上升，接地面积减少，出现无法确保必要的抓地力的趋势。

因此，如图2所示，关于底胎面部7的轮胎径向内表面7Si与胎面接地构件3的轮胎径向外表面3So之间的胎面厚度X，将胎面接地端Te处的胎面厚度X2规定为大于轮胎赤道C处的胎面厚度X1的1.2倍且小于轮胎赤道C处的胎面厚度X1的5.0倍。

胎面接地端Te处的胎面厚度X2定义为：通过胎面接地端Te、与底胎面部7的轮胎径向内表面7Si垂直相交的基准线K上的厚度。此外，轮胎赤道C处的胎面厚度X1定义为：轮胎赤道C上的厚度。

胎面厚度X优选为从轮胎赤道C起至胎面接地端Te之间渐增。

通过此种结构，通过胎面接地端Te侧胎面厚度大，能够抵消因充气时的内压引起的轮胎赤道侧的胎面逐渐上升。由此，可以在抑制接地面积减少的同时，与上述对路面的跟随性相互结合作用，确保行驶所需的抓地性。

另外，通过去除胎面增强构件，在制造轮胎时，不需要在底胎面部7上卷绕增强帘线的工序，可提高生产效率。此外，在循环利用中，可以谋求分别增强帘线的工序的无需等循环利用的操作工序的削减以及生命周期评估中改善等。

当胎面厚度X2为胎面厚度X1的1.2倍以下时，轮胎赤道C侧的胎面面部逐渐上升仍然大，难以充分确保接地面积。当胎面厚度X2为胎面厚度X1的5.0倍以上时，相反，胎面接地端Te侧升高，轮胎赤道C侧无法接地，接地面积减小。基于此种观点，胎面厚度X2的下限优选为胎面厚度X1的1.3倍以上，进一步优选为1.5倍以上，上限优选为4.5倍以下，进一步优选为4.0倍以下。

另外，底胎面部7的厚度ta至少在胎面接地端Te、Te之间的范围、严格地说在基准线K、K的范围内大致一定。而且，通过使胎面接地构件3的厚度tb从轮胎赤道C增加至胎面接地端Te，胎面厚度X从轮胎赤道C增加至胎面接地端Te。另外，“大致一定”是指，考虑到厚度ta的制造偏差，最大值ta max与最小值ta min之比ta max/ta min规定为1.1以下。

胎面接地构件3的厚度tb，在轮胎赤道C处为最小厚度tb min。该最小厚度tb min优选为底胎面部7的厚度ta的1.0倍以上。

接着，显示实施方式的轮胎1的制造方法的一例。如图3(a)～(c)中概念性所示，本例的制造方法包括：

·形成将底胎面部7与胎面接地构件3一体化而得的第1轮胎基部(base)1A的工序S1，

·形成将胎侧壁部6、胎圈部5与胎圈芯10一体化而得的一对第2轮胎基部1B的工序S2，

·将第1轮胎基部1A与第2轮胎基部1B接合、形成轮胎1的工序S3。

在工序S1中，向型腔(cavity)内射出轮胎骨架部件2用的树脂材料和胎面接地构件3用的树脂材料，进行复合成形，由此形成第1轮胎基部1A。

在工序S2中，预先形成胎圈芯10后，向设置有该胎圈芯10的型腔内，射出轮胎骨架部件2用的树脂材料，由此形成第2轮胎基部1B。

在工序S3中，使用热熔融或接合剂，将第1轮胎基部1A和第2轮胎基部1B接合。作为接合剂，可适宜使用例如，东亚合成株式会社制造的Aron alpha EXTRA 2000(注册商标)或Henkel Japan株式会社制造的LOCTITE 401J(注册商标)等。

以上详述了本发明特别优选的实施方式，但是本发明不限定于图示的实施方式，可以变形为各种方式而实施。

实施例

为了确认本发明的效果，根据表1的规格试制了具有图1所示结构的乘用车用轮胎(195/65R15)。

在比较例和实施例中，不同的只是轮胎骨架部件2中使用的树脂材料、胎面接地构件3中使用的树脂材料、以及胎面厚度之比X2/X1。另外，通过使胎面接地构件3的厚度tb不同来调整X2/X1之比。

对于比较例和实施例，通过计算机模拟，计算轮胎在正规轮辋(15×6JJ)、正规内压(230kPa)、正规载荷(3.43kN)的条件下与路面垂直接地时的接地面积，并相互比较。

<接地面积>

是抓地的指标，以比较例1为10的指数进行表示。数值越大，接地面积越大，抓地性越优异。

[表1]

表1中使用的树脂材料如表2所示。

[表2]

如表1所示，可以确认实施例能够在确保优异的循环利用性的同时，提高接地面积，提升抓地性。

Claims

1.一种充气轮胎，其特征在于，

具有：包含一对胎圈部、一对胎侧壁部、连接所述一对胎侧壁部的底胎面部的环状轮胎骨架部件，以及

配设在所述底胎面部的轮胎径向外侧的胎面接地构件，

所述轮胎骨架部件和所述胎面接地构件由树脂材料形成，

关于所述底胎面部的轮胎径向内表面与所述胎面接地构件的轮胎径向外表面之间的胎面厚度，胎面接地端处的胎面厚度X2大于轮胎赤道处的胎面厚度X1的1.2倍且小于轮胎赤道处的胎面厚度X1的5.0倍。

2.根据权利要求1所述的充气轮胎，其中，所述胎面厚度从所述轮胎赤道起至所述胎面接地端之间渐增。

3.根据权利要求1或2所述的充气轮胎，其中，所述胎面接地构件的轮胎径向内表面的整个面配置成与所述底胎面部的轮胎径向外表面接触。

4.根据权利要求1～3中任一项所述的充气轮胎，其中，所述树脂材料是热塑性弹性体。

5.根据权利要求1～4中任一项所述的充气轮胎，其中，所述轮胎骨架部件的拉伸弹性模量为60～200MPa。

6.根据权利要求1～5中任一项所述的充气轮胎，其中，所述轮胎骨架部件的拉伸弹性模量为100～170MPa。

7.根据权利要求1～6中任一项所述的充气轮胎，其中，所述胎面厚度X2为所述胎面厚度X1的1.3倍以上。

8.根据权利要求1～6中任一项所述的充气轮胎，其中，所述胎面厚度X2为所述胎面厚度X1的4.5倍以下。

9.根据权利要求1～8中任一项所述的充气轮胎，其中，所述胎面接地构件的厚度为底胎面部厚度的1.0倍以上。