CN113543989B - 充气轮胎 - Google Patents

Abstract

一种可以在确保与轮辋的嵌合性的同时，谋求生产效率的提高，并且提高材料循环利用性的充气轮胎。一对胎圈部(5)分别用由热塑性树脂形成的圆环状胎圈芯(10)和由热塑性树脂形成的胎圈芯覆盖部(20)构成。

Description

充气轮胎

技术领域

本发明涉及由热塑性树脂构成具有胎圈芯的胎圈部的充气轮胎。

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，有人提出了一种由热塑性树脂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。

[现有技术文献]

[专利文献]

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，作为胎圈芯，采用的是使用钢纤维等金属纤维和芳香族聚酰胺纤维等有机纤维的胎圈帘线的卷绕体。

因此，在制造轮胎时，需要预先卷绕胎圈帘线、形成胎圈芯的工序，存在使生产效率下降的问题。此外，由于胎圈帘线中使用了金属纤维等，因此存在不能充分提高材料循环利用性的问题。

本发明的课题是提供一种充气轮胎，至少以由热塑性树脂构成具有胎圈芯的胎圈部为基础，可以在确保与轮辋的嵌合性的同时，谋求生产效率的提高，并且提高材料循环利用性。

[用于解决课题的手段]

本发明是一种充气轮胎，其具有嵌合于轮辋的一对胎圈部，

所述一对胎圈部分别用由热塑性树脂形成的圆环状胎圈芯和由热塑性树脂形成的胎圈芯覆盖部构成。

本发明的充气轮胎中，优选地，所述充气轮胎包含从所述一对胎圈部起分别沿轮胎径向延伸的一对胎侧壁部、和连接所述一对胎侧壁部的底胎面部，

所述一对胎侧壁部和所述底胎面部由与所述胎圈芯覆盖部的热塑性树脂相同或不同的热塑性树脂形成。

本发明的充气轮胎中，优选地，在所述底胎面部的轮胎径向外侧，设置有胎面接地构件，

所述胎面接地构件由硫化橡胶或热塑性树脂形成。

本发明的充气轮胎中，优选地，所述胎圈芯的所述热塑性树脂的拉伸弹性模量为1000MPa以上。

本发明的充气轮胎中，优选地，所述胎圈芯的所述热塑性树脂的拉伸弹性模量大于所述胎圈芯覆盖部的所述热塑性树脂的拉伸弹性模量。

本发明的充气轮胎中，优选地，所述胎圈芯覆盖部的所述热塑性树脂的拉伸弹性模量为30～200MPa。

本发明的充气轮胎中，优选地，所述胎圈芯在所述热塑性树脂内含有纤维状填料。

本发明的充气轮胎中，优选地，所述填料沿轮胎周向取向。

[发明的效果]

本发明的充气轮胎中，一对胎圈部分别用由热塑性树脂形成的圆环状胎圈芯和由热塑性树脂形成的胎圈芯覆盖部构成。

因此，至少在胎圈部中，例如通过将向型腔(cavity)内射出2种热塑性树脂，进行复合成形，由此可以一次性一体形成胎圈芯和胎圈芯覆盖部。

即，不需要另外形成胎圈芯的工序，可提高生产效率。另外，由于热塑性树脂也可用于胎圈芯，因此可以进一步提高材料循环利用性。此外，胎圈芯与胎圈芯覆盖部之间的粘合性增加，也可有助于提高胎圈耐久性。

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]放大显示胎圈部的截面图。

[图3]放大显示胎面增强构件的截面图。

[图4]显示胎面增强构件的其他例子的截面图。

[图5](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

3 胎面接地构件

5 胎圈部

6 胎侧壁部

7 底胎面部

10 胎圈芯

20 胎圈芯覆盖部

R 轮辋

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)具有一对胎圈部5，这一对胎圈部5分别用由热塑性树脂形成的圆环状胎圈芯10、和由热塑性树脂形成的胎圈芯覆盖部20构成。

在本例中，示出了充气轮胎1为乘用车用轮胎的情况。但是并不限定于此，例如可以用于自动二轮车用、轻型货车用、大型货车用等各种类别的轮胎。

具体地，轮胎1至少具有：包括一对胎圈部5的环状轮胎骨架部件2，和胎面接地构件3。

轮胎骨架部件2包括：所述一对胎圈部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。

胎圈部5是在轮辋组装时嵌合于轮辋R的部位。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的轮胎径向外端之间。

如上所述，胎圈部5用由热塑性树脂形成的圆环状胎圈芯10、和由热塑性树脂形成的胎圈芯覆盖部20构成。

在这里，作为胎圈芯10的热塑性树脂，可使用拉伸弹性模量E5大于胎圈芯覆盖部20的热塑性树脂的拉伸弹性模量E3者。特别是，作为胎圈芯10的热塑性树脂，为了使其与轮辋R的嵌合力发挥出与传统的钢帘线(steel cord)制成的胎圈芯接近的水平，优选使用拉伸弹性模量E5为1000MPa以上、进一步优选在5000MPa以上的热塑性树脂。另外，拉伸弹性模量E5超过30000MPa时，存在损害轮辋组装性能的倾向。胎圈芯10中，热塑性树脂的拉伸强度也优选为200MPa以上。拉伸弹性模量和拉伸强度是依照JIS K7161的“塑料-拉伸特性的求法”中记载的试验方法测定的值。

优选地，胎圈芯10的热塑性树脂内，包含纤维状填料。此时，进一步优选地，使填料沿轮胎周向取向。通过使填料沿轮胎周向取向，可以对轮胎周向发挥强的箍效应(タガ効果)，提高与轮辋的嵌合力。另一方面，由于可以允许相对于轮胎径向的变形，因此可以得到容易进行轮辋组装的效果。作为适宜的填料，可举出碳纤维、玻璃纤维、芳纶纤维、纤维素纳米纤维(CNF)、纤维素纳米晶体(CNC)等，这些可单独或组合使用。

胎圈芯覆盖部20的热塑性树脂中，拉伸弹性模量E3优选为30～200MPa的范围。通过将拉伸弹性模量E3设定在30MPa以上，可以确保轮胎的横向刚性，发挥优异的操纵稳定性。但是，拉伸弹性模量E3超过200MPa时，胎圈部5会过度硬质化，导致与轮辋R的嵌合性出现下降的趋势。

在轮胎1中，胎侧壁部6和底胎面部7也由热塑性树脂形成。此时，胎侧壁部6和底胎面部7、与胎圈芯覆盖部20可由相同的热塑性树脂形成，也可由不同的热塑性树脂形成。基于生产效率的观点，优选由相同的热塑性树脂形成，但基于行驶性能的观点，优选由不同的热塑性树脂形成。

在由不同的热塑性树脂形成的情况下，作为胎侧壁部6和底胎面部7的热塑性树脂，更优选使用拉伸弹性模量E2小于胎圈芯覆盖部20的热塑性树脂的拉伸弹性模量E3的热塑性树脂。由此，可以兼顾操纵稳定性和乘坐舒适性。

如图2所示，从提高结合强度的方面考虑，优选胎圈芯覆盖部20的热塑性树脂与胎侧壁部6的热塑性树脂之间的边界面K相对于轮胎轴向线倾斜。特别优选的是，轮胎骨架部件2的外表面与边界面K之间的交点Po同轮胎骨架部件2的内表面与边界面K之间的交点Pi相比，位于更靠近轮胎径向的内侧。由此，由于减少了胎圈芯覆盖部20的外表面的露出面积，因此有助于抑制伴随轮胎变形的裂纹等损伤。

优选地，交点Po与胎圈基线(bead baseline)BL之间在轮胎径向上的高度hb处于轮辋边缘(rim flange)高度hf的1.0～3.0倍的范围内。低于1.0倍时，难以充分提高操纵稳定性。相反，超过3.0倍时，不仅会减小抑制裂纹等损伤的效果，还会对乘坐舒适性造成不利影响。轮辋边缘高度hf被定义为，轮辋边缘Rf的顶部与胎圈基线BL之间在轮胎径向上的高度。

如图1所示，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，示出了在胎面接地构件3与底胎面部7之间进一步配置有胎面增强构件4的情况。

胎面接地构件3是用于与路面接地的部位，在接地面3S上，以各种花纹图案形成有用于提高湿性能的胎面沟9。胎面接地构件3可以由硫化橡胶或热塑性树脂形成。但是，基于提高材料循环利用性的观点，优选胎面接地构件3也由热塑性树脂形成。

胎面接地构件3中使用热塑性树脂的情况下，基于提高对路面的跟随性、提高抓地的观点，优选胎面接地构件3的热塑性树脂的拉伸弹性模量E1小于胎侧壁部6和底胎面部7的热塑性树脂的拉伸弹性模量E2。

但是，胎面接地构件3中使用E1<E2的热塑性树脂时，胎面刚性会变小，接地形状的稳定性会降低，存在降低操纵稳定性的担忧。因此，在本实施方式中，设置胎面增强构件4、箍紧底胎面部7，得以谋求轮胎形状(特别是接地形状)的稳定性。由此，即使胎面接地构件3中使用E1<E2的热塑性树脂时，也能够发挥优异的行驶性能。

如图3所示，在本例中，胎面增强构件4由将增强帘线11排列而成的帘线增强层12形成。具体地，帘线增强层12由1片以上(例如2片)增强帘布14形成。本例的增强帘布14呈下述片状：将相对于轮胎周向以例如10～45度的角度排列的增强帘线11的排列体、用由橡胶或热塑性树脂形成的贴胶(topping)材料13覆盖而成的片状。当增强帘布14为多片时，优选使帘布间增强帘线11的倾斜方向不同。作为增强帘布14，可为用贴胶材料13覆盖在轮胎周向上螺旋状卷绕而成的增强帘线11的排列体而得者。

作为增强帘线14的贴胶材料13，基于与胎面接地构件3和底胎面部7之间的粘合性的观点，适宜采用热塑性树脂。

如图4所示，胎面增强构件4可为由热塑性树脂形成的树脂增强层15。在为树脂增强层15的情况下，优选在热塑性树脂内包含纤维状填料，另外进一步优选使填料沿轮胎周向取向。

作为适宜的填料，可举出碳纤维、玻璃纤维、芳纶纤维、纤维素纳米纤维(CNF)、纤维素纳米晶体(CNC)等，这些可单独或组合使用。

本申请中，“热塑性树脂”包括热塑性弹性体。“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，在胎面接地构件3、底胎面部7、胎侧壁部6、胎圈芯覆盖部20中适宜使用热塑性弹性体，在胎圈芯10中适宜使用不具有橡胶状弹性的热塑性树脂。

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，这些可单独或组合使用。

在本申请中，不同的热塑性树脂是指，热塑性树脂的组成彼此不同，“组成不同”是指，除了构成热塑性树脂的成分本身(包括添加剂)不同之外，还包括成分相同而它们的含量不同的情况。

接着，显示实施方式的轮胎1的制造方法的一例。如图5中概念性所示，本例的制造方法包括：

·形成将底胎面部7、胎面增强构件4与胎面接地构件3一体化而得的第1轮胎基部1A的工序S1，

·形成将胎侧壁部6、胎圈芯覆盖部20与胎圈芯10一体化而得的第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，胎面增强构件4为帘线增强层12的情况下，在预先形成帘线增强层12后，向设置有该帘线增强层12的型腔(cavity)内射出胎面增强构件用的热塑性树脂与底胎面部用的热塑性树脂，进行复合成形，由此形成第1轮胎基部1A。另外，胎面增强构件4为树脂增强层15的情况下，向型腔内射出胎面增强构件用的热塑性树脂、底胎面部用的热塑性树脂与树脂增强层用的热塑性树脂，进行复合成形，由此形成第1轮胎基部1A。

在工序S2中，向型腔内射出胎圈芯用的热塑性树脂、胎圈芯覆盖部用的热塑性树脂与胎侧壁部用的热塑性树脂，进行复合成形，由此形成第2轮胎基部1B。

在工序S3中，通过热熔融或使用粘合剂将第1轮胎基部1A和第2轮胎基部1B接合。作为粘合剂，可适宜使用例如，东亚合成株式会社制造的Aronalpha 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的规格试制具有图1所示结构的乘用车用轮胎(195/65R15)。然后对各试制轮胎的轮辋组装性、嵌合性(胎圈部对轮辋的嵌合力)和生产性进行测试。

在比较例1中，除了胎圈芯是由钢帘线形成的芯以外，其余为实质上与实施例相同的结构。此外，在实施例1～6中，在胎圈芯内添加有由玻璃纤维形成的填料。

<轮辋组装性>

通过目视确认用自动轮辋组装机轮辋组装轮胎时的胎圈部的裂纹等损伤的有无及程度。根据这些检查结果，对轮辋组装性分10级进行评价。指数值越大，轮辋组装性越优异。

<嵌合性>

使用霍夫曼公司制造的胎圈部扩张力试验机，测定霍夫曼(Hofmann)嵌合力(单位：kN)。测定结果以比较例1为100的指数进行表示。数值越大，嵌合力越大越良好。

<生产性>

轮胎的生产性以比较例1为10的指数进行表示。数值越大，生产性越优异。

[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提高生产性的同时，赋予轮胎以必要的嵌合性。并且可以理解，通过胎圈芯由热塑性树脂形成，由此也有助于提高材料循环利用性。

Claims (4)

1.一种充气轮胎，其特征在于，

所述充气轮胎具有嵌合于轮辋的一对胎圈部、

从所述一对胎圈部起分别沿轮胎径向延伸的一对胎侧壁部、

连接所述一对胎侧壁部的底胎面部、

设置在所述底胎面部的轮胎径向外侧的胎面接地构件，所述一对胎圈部分别用由热塑性树脂形成的圆环状胎圈芯和由热塑性树脂形成的胎圈芯覆盖部构成，

所述一对胎侧壁部和所述底胎面部由与所述胎圈芯覆盖部的热塑性树脂相同的热塑性树脂形成，

所述胎圈芯的所述热塑性树脂的拉伸弹性模量为1000MPa以上，

所述胎圈芯覆盖部的所述热塑性树脂的拉伸弹性模量为30～200MPa，

所述胎圈芯的所述热塑性树脂内含有纤维状填料，

所述纤维状填料含有玻璃纤维。

2.根据权利要求1所述的充气轮胎，其中，所述胎面接地构件由硫化橡胶形成。

3.根据权利要求1所述的充气轮胎，其中，所述胎面接地构件由热塑性树脂形成，所述胎面接地构件的热塑性树脂的拉伸弹性模量小于所述胎侧壁部和所述底胎面部的热塑性树脂的拉伸弹性模量。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的充气轮胎，其中，所述填料沿轮胎周向取向。