CN113966283A

CN113966283A - 轮胎

Info

Publication number: CN113966283A
Application number: CN201980097513.XA
Authority: CN
Inventors: 高木孝太
Original assignee: Bridgestone Corp
Current assignee: Bridgestone Corp
Priority date: 2019-06-24
Filing date: 2019-11-26
Publication date: 2022-01-21
Also published as: EP3988344A1; WO2020261599A1; JP2021000948A; US20220314709A1; EP3988344A4

Abstract

设为如下的结构：轮胎包括：一对胎圈芯，其在剖视时形成为多边形形状；胎体，其呈环状地跨胎圈芯之间并在胎圈芯折回而成；以及钢丝胎圈包布，其以从轮胎半径方向内侧覆盖在胎圈芯折回的胎体的方式沿着胎体伸展，钢丝胎圈包布设置为在胎圈芯的轮胎内周面侧的侧方分离为上侧钢丝胎圈包布和下侧钢丝胎圈包布。

Description

轮胎

技术领域

本发明涉及一种轮胎，特别涉及一种能够提高超大型自卸卡车等重载荷车用的轮胎的耐久性的轮胎。

背景技术

以往，在重载荷的车辆所使用的轮胎中已知有这样的构造：以覆盖由胎圈芯固定的胎体的外周的方式配置钢丝胎圈包布，从而对胎圈部进行加强(专利文献1)。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2016-43815号公报

发明内容

发明要解决的问题

但是，近年来在卡车等重载荷车中要求在不增加轮胎的个数的前提下增大装载量，要求提高单位轮胎的耐载荷性能，但是在以往的胎圈部的构造中难以满足该要求。在轮胎中，载荷越大，则接地的部位的轮胎的变形量越大，卷绕于胎圈芯的胎体以压靠于胎圈芯的方式变形。此时，设于胎体的外周的钢丝胎圈包布以将胎体压靠于胎圈芯的方式进行作用，轮胎反复接地、不接地，而使胎体被胎圈芯摩擦，最终有可能导致断裂。特别是在胎圈芯的剖视时的轮廓形状是四边形、六边形等多边形形状的情况下，胎体被顶部摩擦，有可能更容易断裂。

本发明的目的在于提供一种能够减小胎圈部的变形量从而提高耐载荷性能的轮胎。

用于解决问题的方案

作为用于解决上述问题的轮胎的结构，设为如下的结构：轮胎包括：一对胎圈芯，其在剖视时形成为多边形形状；胎体，其呈环状地跨所述胎圈芯之间并在胎圈芯折回而成；以及钢丝胎圈包布，其以从轮胎半径方向内侧覆盖在所述胎圈芯折回的胎体的方式沿着所述胎体伸展，所述钢丝胎圈包布设置为在所述胎圈芯的轮胎内周面侧的侧方分离为上侧钢丝胎圈包布和下侧钢丝胎圈包布。

附图说明

图1是重载荷车用的轮胎的剖视图的一例。

图2是胎圈部的放大剖视图。

图3是胎圈芯的剖视图。

图4是表示胎体帘线与胎圈包布帘线的交叉状态的概略图。

图5是表示负载了载荷时的胎圈部的变形形状的概念图。

图6是表示FEM的解析结果的曲线图。

具体实施方式

以下通过发明的实施方式详细说明本发明，但以下的实施方式并不用于限定权利要求书的技术方案，另外，实施方式中说明的特征的组合对于发明的解决方案而言不一定全部都是必需的，而是包含选择性地采用的结构。

图1是重载荷车用的轮胎的剖视图的一例。此外，图2的(a)示出胎圈部的放大剖视图，图3示出胎圈部的胎圈芯的剖视图。以下基于图1～图3所示的剖视图说明本实施方式的轮胎的结构。另外，在以下的说明中，如图1所示，作为轮胎宽度方向和轮胎半径方向地说明方向。此外，轮胎宽度方向是以轮胎中心CL为中心线地朝向纸面设为左右，将轮胎中心CL侧设为内侧并将左右的接地面Tm的端部Tt侧设为外侧等地定义方向。此外，为了便于说明，如图中箭头所示地指定轮胎T的旋转方向。

如图1和图2的(a)所示，轮胎T包括以帘线构件为主体地形成的胎圈芯12、胎体14、由多个带束形成的带束层16、尼龙胎圈包布17、钢丝胎圈包布18、以橡胶构件为主体地形成的胎圈填胶20、胎圈覆盖橡胶21、轮辋缓冲橡胶22、带束填底橡胶24、胎侧橡胶26、基部橡胶28、胎面橡胶30、内衬层32。

胎圈芯12在轮胎T中设有左右一对。胎圈芯12通过将胎圈帘线13卷绕预定次数而形成为环绕状。胎圈芯12例如剖视时的轮廓形状形成为四边形、六边形等多边形形状、或者圆形等。在本实施方式中，特别对如图3所示设为六边形形状的情况进行说明。

胎圈芯12例如可以通过将直径为1.0mm～4.0mm的胎圈帘线13卷绕150次～900次而形成为六边形形状。就胎圈帘线13的直径而言，例如考虑到轮胎直径等，例如从前述的范围中以2.1mm、3.0mm等的方式选择一个尺寸。胎圈帘线13例如通过层捻、复捻等将钢丝制的线材形成为预定的直径。胎圈芯12的匝数可以基于胎圈帘线13的直径和轮胎T的规格而从上述范围设定。

此外，像前述那样卷绕而形成为六边形形状的胎圈芯12配置为，一个顶部12a向轮胎宽度方向内侧突出，并且处于顶部12a的对角位置的顶部12d向轮胎宽度方向外侧突出。其中，可以将胎圈芯12形成为，向轮胎宽度方向内侧突出的顶部12a的角度α例如为100度～140度。即，胎圈芯12的截面形状可以是六边形形状，但并不一定必须是正六边形。在胎圈芯12这样配置时，可以在沿着轮胎宽度方向伸展的上下的边12A、12B以排成一列的方式形成7根～28根胎圈帘线13。

胎体14例如通过将一张以上的胎体帘布重叠而构成，设置为以从设于左右的胎圈芯12的内侧向外侧卷起的方式折回，在左右的胎圈芯12之间以环状延伸，形成胎体帘布的胎体帘线沿轮胎半径方向伸展。胎体14的卷起的端部例如设定为在比轮胎T的最大宽度部Wmax靠轮胎半径内侧的位置终止，或者在比轮胎T的最大宽度部Wmax靠轮胎半径方向外侧的位置终止，或者在最大宽度部Wmax终止。

形成胎体14的胎体帘线例如可以使用外径为2mm～5.5mm左右的帘线。此外，胎体14中的胎体帘线的纬密例如可以形成为每25mm包含1.5根～4根。

胎体14设定为，在轮辋组装于适当的轮辋并施加了预定的内压时，胎圈芯12的侧方且是比前述的顶部12a靠上侧的内周面侧的角度即所谓的胎体帘布的胎体线(caseline)的角度β为65度～83度左右。

另外，胎体14的胎体线是指轮胎宽度方向截面中的穿过胎体14的厚度中心的线，是指将轮胎T组装于应用轮辋并施加了预定的内压时的无负荷状态下的轮胎宽度方向截面中的胎体14的形状。此外，如图1所示，胎体线的角度β是指针对胎体14的处于胎圈芯12的侧方例如从胎圈芯12的轮胎半径方向外侧的端部到顶部12a的范围的部分设定的切线f1与沿着轮胎宽度方向伸展的直线f2交叉的角度中的锐角侧的角度。

此外，胎体14适合于通过轮辋组装由胎圈芯12固定的固定点F之间的周长为1600mm～3300mm左右的轮胎规格的轮胎。固定点F是指从胎体14的一个胎圈芯12的轮胎半径方向最内侧到另一个轮胎半径方向最内侧的位置。

另外，胎体14的周长是指在存在多张胎体帘布的情况下穿过胎体主体部分的厚度中心的胎体帘布的长度。

应用轮辋是指在生产、使用轮胎的地区有效的工业标准，在日本为JATMA(日本汽车轮胎协会)的JATMA YEAR BOOK，在欧洲为ETRTO(欧洲轮胎和轮辋技术组织，TheEuropean Tyre and Rim Technical Organisation)的STANDARDS MANUAL，在美国为TRA(轮胎轮辋协会，The Tire and Rim Association,Inc.)的YEAR BOOK等中记载的应用尺寸的标准轮辋(ETRTO的STANDARDS MANUAL中为Measuring Rim，TRA的YEAR BOOK中为DesignRim)。

在胎圈芯12折回的胎体14的轮胎半径方向外侧设有胎圈填胶20，以填充折回的胎体14之间。

进而，在胎圈芯12和胎体14之间设有胎圈覆盖橡胶21。胎圈覆盖橡胶21例如将胎圈芯12的轮胎半径方向内侧作为始端21A沿着胎圈芯12的轮胎宽度方向内侧朝向轮胎半径方向外侧伸展，并伸展至终端21B超过胎圈芯12的轮胎半径方向外侧的端部，配置为包裹胎圈芯12的轮胎宽度方向内侧的一半。胎圈覆盖橡胶21可以由在将聚合物设为100时丁苯橡胶的含有比例为5％～50％的橡胶构件形成。胎圈覆盖橡胶21的厚度设定为，在对轮胎T施加了载荷时胎体14朝向轮胎宽度方向外侧倾倒，而在被压靠于胎圈芯12时维持预定的厚度。例如胎圈覆盖橡胶21的厚度可以设为1.0mm～5.0mm。通过这样形成胎圈覆盖橡胶21，能够谋求胎圈覆盖橡胶21的高弹性化，避免胎体14与胎圈芯12接触。

此外，在卷绕于胎圈芯12的胎体14的内周侧设有钢丝胎圈包布18。钢丝胎圈包布18设置为从外侧包裹卷绕于胎圈芯12的胎体14，从胎体14的内周面侧向外周面侧沿着胎体14伸展。另外，在之后详细说明钢丝胎圈包布18。

在设置于胎体14的内周侧的钢丝胎圈包布18的更内周侧设有尼龙胎圈包布17。尼龙胎圈包布17是由尼龙制的帘线形成的构件，如图2的(a)所示，例如设置为在剖视时一端17A起始于比后述的上侧胎圈包布60的半径方向外侧的上端62靠半径方向外侧的位置，而另一端17B到达胎圈芯12的下端，覆盖后述的下侧胎圈包布70的局部。通过这样沿着胎体14在钢丝胎圈包布18的内周侧设置尼龙胎圈包布17，能够抑制胎圈部的倾倒变形。

在比轮胎半径方向的最内侧靠轮胎宽度方向外侧的位置以覆盖下侧胎圈包布70和尼龙胎圈包布17的外侧的方式设有轮辋缓冲橡胶22，来保护与应用轮辋的紧密贴合性及胎圈部的构造。在轮辋缓冲橡胶22的轮胎半径方向外侧沿着胎体14连续地设有胎侧橡胶26。

在胎体14的胎冠部即胎体14的与轮胎T的胎面部对应的位置设有将一张以上的带束帘布(在本实施方式中是16a～16f这六张)重叠而构成的带束层16。在带束层16中的沿轮胎宽度方向突出的带束帘布16c、16d的端部和胎体14的外周面之间设有带束填底橡胶24。在带束层16的轮胎半径方向外侧重叠地设有基部橡胶28和形成有预定的胎面花纹的胎面橡胶30。

基部橡胶28和胎面橡胶30以形成轮胎的轮廓形状的方式向轮胎宽度方向外侧伸展，包覆胎侧橡胶26的轮胎半径方向外侧。

在胎体14的内周侧设有内衬层32。内衬层32在设于左右的胎圈部的轮辋缓冲橡胶22之间伸展，覆盖胎体14的内周的整个区域，从而赋予作为充气轮胎的气密性。

如图1和图2的(a)所示，本实施方式的钢丝胎圈包布18在胎圈芯12的轮胎宽度方向内侧的侧方分离，由从胎圈芯12的侧方朝向轮胎半径方向外侧沿着胎体14伸展的上侧钢丝胎圈包布(以下简称为上侧胎圈包布)60和从胎圈芯12的侧方朝向轮胎半径方向内侧沿着胎体14伸展的下侧钢丝胎圈包布(以下简称为下侧胎圈包布)70构成。另外，在以下的说明中，将上侧胎圈包布60的靠胎圈芯12侧的端部称为下端61，将其相反侧的端部称为上端62。此外，将下侧胎圈包布70的与上侧胎圈包布60的下端61相对的端部称为内端71，将其相反侧的端部称为外端72。

图4是表示胎体帘线与胎圈包布帘线的交叉状态的概略图。如图4所示，上侧胎圈包布60和下侧胎圈包布70形成为胎圈包布帘线18s相对于沿轮胎半径方向伸展的胎体帘线14s以预定的角度θ交叉。角度θ例如可以设定在40度～65度的范围内。通过这样设定胎圈包布帘线18s的角度θ，从而发挥作用以抑制伴随着接地而欲拉出胎体帘线14s的约束力(张力)和胎体帘线14s周围的橡胶为了抗衡该约束力而进行的运动，从而能够提高胎圈部的刚度。

前述的在侧方分离并不意味着在将胎圈芯12沿轮胎宽度方向投影而得到的范围X内一定包含上侧胎圈包布60的下端61和下侧胎圈包布70的内端71。例如也可以是在前述的范围X内包含上侧胎圈包布60的下端61和下侧胎圈包布70的内端71这两者的状态、仅包含一个端部的状态、两者都不包含的状态。此外，投影而得到的范围X是指穿过胎圈芯12的轮胎半径方向的上端沿轮胎宽度方向伸展的直线和穿过胎圈芯12的轮胎半径方向的下端沿轮胎宽度方向伸展的直线之间。

换言之，只要在上侧胎圈包布60与下侧胎圈包布70的不连续区间包含前述的胎圈芯12投影而得到的范围X即可。

例如，可以通过解析等预先求出将钢丝胎圈包布18分离为上侧胎圈包布60和下侧胎圈包布70的位置，以使在轮胎旋转一周时作用于胎体14的张力的最大值与最小值的差值最小化，并以将该位置包含在内的方式设定前述的不连续区间。

此时，上侧胎圈包布60的下端61与下侧胎圈包布70的内端71的关系既可以是对接状态，另外也可以沿着胎体14分开预定距离。优选的是，形成不连续区间的上侧胎圈包布60的下端61与下侧胎圈包布70的内端71分开的距离L例如可以设为5mm～60mm左右。另外，距离L是沿着胎体14的周长。

就前述的范围而言，在轮胎T接地，胎体14向轮胎宽度方向外侧倾倒而作用将上侧胎圈包布60的下端61和下侧胎圈包布70的内端71拉开的力时，夹在上侧胎圈包布60的下端61和下侧胎圈包布70的内端71之间的橡胶容许其变形，能够防止上侧胎圈包布60的下端61和下侧胎圈包布70的内端71自夹着的橡胶剥离。

更优选的是，下侧胎圈包布70的内端71例如可以设定在比胎圈芯12的朝向轮胎内周面侧的顶部12a靠轮胎半径方向下侧的位置。此外，如图2所示，当在胎圈芯12存在多个顶部12a、12b、12f的情况下，下侧胎圈包布70的内端71可以设定在与位于轮胎半径方向下侧的顶部12b相同的位置或者比该位置靠下侧的位置。

图2的(b)是表示胎圈部的构造的其他方式的图。另外，胎圈部的构造并不限定于图1和图2的(a)所示的构造。例如也可以如图2的(b)所示，替代胎圈覆盖橡胶21而设置尼龙胎圈包布19。由此，与将胎圈覆盖橡胶21配置在胎体14和胎圈芯12之间时相比，能够进一步增长直到胎体14与胎圈芯12接触为止的时间。

图5是表示负载了载荷时的胎圈部的变形形状的概念图。

通过像前述那样设置钢丝胎圈包布18，能够在对胎圈部进行加强的同时防止胎体14的过度倾倒，能够提高耐载荷性能。胎体14的倾倒是指从图5的(a)所示的非接地状态如图5的(b)所示由胎圈芯12固定的胎体14因接地而沿轮胎宽度方向被推开从而胎体14朝向胎圈芯12倾斜的状态。

此外，通过将钢丝胎圈包布18分离为上侧胎圈包布60和下侧胎圈包布70，避开胎圈芯12的顶部12a～12c的侧方地设置，从而能够防止在轮胎T接地时钢丝胎圈包布18朝向顶部12a～12c按压胎体14。也就是说，能够降低胎体14与胎圈芯12接触的风险。

下侧胎圈包布70可以设定为内端71从比胎体14的固定点F靠轮胎宽度方向内侧的位置伸展。通过这样设定下侧胎圈包布70的位置，使下侧胎圈包布70成为一端侧被胎圈芯12限制的状态，能够从外侧支承胎体14的倾倒。

上侧胎圈包布60通过在轮胎半径方向上以包含胎圈覆盖橡胶21的终端21B的方式沿着胎体14伸展，从而能够与胎圈覆盖橡胶21一起从内周面侧支承胎体14的倾倒。

另外，作为分离的方式，例如也可以考虑使上侧胎圈包布60的端部和下侧胎圈包布70的端部重叠地分离的方法。但是，认为伴随着接地时的变形，在上侧胎圈包布60与下侧胎圈包布70重叠的范围内产生剪切力，夹在上侧胎圈包布60和下侧胎圈包布70之间的橡胶自上侧胎圈包布60、下侧胎圈包布70剥离，而引起构造上的破坏。因而优选的是，钢丝胎圈包布18沿着胎体14分离为，上侧胎圈包布60和下侧胎圈包布70以不重叠的方式分开预定距离。

如以上说明的那样，通过将钢丝胎圈包布18分离为上侧胎圈包布60和下侧胎圈包布70地沿着胎体14设置，从而能够抑制承受载荷时的变形，减小对胎体14施加的载荷振幅，能够提高耐载荷性能。另外，其结果能够提高轮胎T的耐久性能。

[实施方式]

接下来进一步更详细地说明实施方式，但本发明完全不被这些例子限定。作为实施方式，将上述说明的构造应用于轮胎规格为59/80R63的重载荷车用的轮胎。

形成胎圈部的钢丝胎圈包布18(上侧胎圈包布60和下侧胎圈包布70)、胎体14、胎圈芯12等构件的尺寸、位置关系可以如下地设定。上侧胎圈包布60和下侧胎圈包布70的帘线纬密(每25mm)优选为7根～14根。上侧胎圈包布60和下侧胎圈包布70的帘线直径优选为0.9mm～2.0mm。上侧胎圈包布60的周长优选为30mm～70mm。下侧胎圈包布70的周长优选为130mm～220mm。上侧胎圈包布60与下侧胎圈包布70的分离距离优选为5mm～60mm。胎圈包布帘线18s相对于胎体帘线14s的角度优选为40度～65度。胎体14中的胎体帘线14s的纬密(每25mm)优选为1.5根～4根。胎体帘线直径优选为2mm～5.5mm。胎体线的角度优选为65度～83度。固定点A-A间的胎体14的周长优选为1600mm～3300mm。胎圈帘线13的匝数优选为150～900(上边或下边为7～28)。胎圈芯12的最内侧的角度α优选为100度～140度。胎圈覆盖橡胶21(将聚合物设为100时的比例)优选为5phr～50phr。

将上侧胎圈包布60的周长设定为50mm，将下侧胎圈包布70的周长设定为170mm。此外，上侧胎圈包布60的下端61与下侧胎圈包布70的内端71分开30mm。该分开的距离是沿着胎体14伸展的长度。上侧胎圈包布60和下侧胎圈包布70形成为，胎圈包布帘线直径为1.82mm，胎圈包布帘线的纬密为每25mm有8根～9根。此外，在上侧胎圈包布60和下侧胎圈包布70中，将胎圈包布帘线18s相对于沿轮胎半径方向伸展的胎体帘线14s交叉的角度θ设定为55度(参照图4)。

此外，在胎体14中，将胎体帘线直径设为4.57mm，将胎体帘线的纬密设为每25mm有1.8根，将从一端侧的固定点F到另一端侧的固定点F的周长设为3197mm。此外，胎体14形成为胎圈芯12的侧方的胎体线的角度β为75度(参照图2)。

此外，在胎圈芯12中，将胎圈钢丝的匝数设为840，像前述那样形成为六边形形状。此外，胎圈芯12配置为一个顶部12a朝向轮胎宽度方向内侧，一个顶部12a朝向轮胎宽度方向外侧。胎圈芯12在这样配置的状态下由24根胎圈钢丝分别形成沿着轮胎宽度方向伸展的边12A、12B。此外，胎圈芯12形成为37根胎圈钢丝在前述的朝向轮胎宽度方向内侧的顶部12a和朝向轮胎宽度方向外侧的顶部12d之间直线地排列。胎圈芯12的前述的朝向轮胎宽度方向内侧的顶部12a的角度α为120度。

图6是像前述那样构成轮胎并利用FEM(有限元素法)解析对胎体14施加的载荷的变化时的图。在该图中，实线g1表示本实施方式的轮胎的载荷变化，虚线g2是不将钢丝胎圈包布18像本实施方式这样分离为上侧胎圈包布60和下侧胎圈包布70而使用一体的构件时的对胎体14施加的载荷变化。

如该图所示，可知与不将钢丝胎圈包布18分离的情况相比，本实施方式的轮胎的对胎体14施加的载荷的变化的振幅(载荷振幅)较小。即，可知即便是相同的载荷，本实施方式的轮胎T的胎体14的倾倒也较小。因而，在容许与不将钢丝胎圈包布18分离的情况同样的倾倒的状态下，本实施方式的轮胎T能够容许更大的载荷的负载。

另外，在将本实施方式的胎圈部的构造应用于其他的轮胎规格的情况下，通过基于前述的59/80R63使上侧胎圈包布60和下侧胎圈包布70、胎体14、胎圈芯12的尺寸、配置等关系从前述的范围相似地变化，能够同样地获得效果。

对以上内容进行归纳，也能够如下地记述。

即，作为轮胎的结构，设为如下的结构：轮胎包括：一对胎圈芯，其在剖视时形成为多边形形状；胎体，其呈环状地跨所述胎圈芯之间并在胎圈芯折回而成；以及钢丝胎圈包布，其以从轮胎半径方向内侧覆盖在所述胎圈芯折回的胎体的方式沿着所述胎体伸展，所述钢丝胎圈包布设置为在所述胎圈芯的轮胎内周面侧的侧方分离为上侧钢丝胎圈包布和下侧钢丝胎圈包布。

根据本结构，能够减小胎圈部的变形量(振幅)。由此，能够在不降低轮胎的耐久性的前提下提高耐载荷性能。

此外，作为轮胎的另一个结构，也可以是，将所述上侧钢丝胎圈包布和所述下侧钢丝胎圈包布在从所述胎圈芯的上端到下端的范围内分离。

此外，作为轮胎的另一个结构，也可以是，将所述上侧钢丝胎圈包布和所述下侧钢丝胎圈包布以所述胎圈芯的朝向轮胎宽度方向内侧的顶部中的位于最靠轮胎宽度方向内侧的位置的顶部为分界地分离。

附图标记说明

12、胎圈芯；12a、顶部；14、胎体；16、带束层；17、尼龙胎圈包布；17B、上端；18、钢丝胎圈包布；20、胎圈填胶；21、胎圈覆盖橡胶；22、轮辋缓冲橡胶；24、带束填底橡胶；26、胎侧橡胶；28、基部橡胶；30、胎面橡胶；32、内衬层；60、上侧胎圈包布(上侧钢丝胎圈包布)；61、下端；62、上端；70、下侧胎圈包布(下侧钢丝胎圈包布)；71、内端；72、外端；CL、轮胎中心；F、固定点；g1、实线；g2、虚线；T、轮胎；Tm、接地面；Tt、端部；Wmax、最大宽度部。

Claims

1.一种轮胎，其中，

该轮胎包括：

一对胎圈芯，其在剖视时形成为多边形形状；

胎体，其呈环状地跨所述胎圈芯之间并在胎圈芯折回而成；以及

钢丝胎圈包布，其以从轮胎半径方向内侧覆盖在所述胎圈芯折回的胎体的方式沿着所述胎体伸展，

所述钢丝胎圈包布设置为在所述胎圈芯的轮胎内周面侧的侧方分离为上侧钢丝胎圈包布和下侧钢丝胎圈包布。

2.根据权利要求1所述的轮胎，其中，

所述上侧钢丝胎圈包布和所述下侧钢丝胎圈包布在从所述胎圈芯的上端到下端的范围内分离。

3.根据权利要求1或2所述的轮胎，其中，

所述上侧钢丝胎圈包布和所述下侧钢丝胎圈包布以所述胎圈芯的朝向轮胎宽度方向内侧的顶部中的位于最靠轮胎宽度方向内侧的位置的顶部为分界地分离。