CN116635248A - 乘用车用充气子午线轮胎 - Google Patents

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Abstract

该乘用车用充气子午线轮胎包括以环形方式跨接在一对胎圈部之间的由径向配置的帘线的帘布层组成的胎体。轮胎的截面宽度SW和外径OD满足预定关系。轮胎具有胎面部，胎面部具有胎面橡胶，胎面橡胶的橡胶厚度为2mm以上且小于5mm，并且胎面部的胎面表面的负比率为20％以下。

Description

乘用车用充气子午线轮胎
技术领域
本公开涉及一种乘用车用充气子午线轮胎。
背景技术
过去，申请人曾提出通过使轮胎宽度变窄并增大轮胎直径来改进乘用车用充气子午线轮胎的燃料效率等的技术(例如专利文献1)。
在以上乘用车用充气子午线轮胎中，胎面橡胶的重量随着宽度变窄而减小，然而胎面橡胶的重量随着直径增大而增大。
因此，胎面橡胶能够以较薄的厚度制成，以进一步减轻轮胎重量。
未来，预计乘用车用充气子午线轮胎也将被翻新使用，其中仅更换轮胎的胎面橡胶以节省材料，在这种情况下，轮胎将被翻新并特别使用较薄厚度的胎面。
以上乘用车用充气子午线轮胎的宽度较窄，即使胎面橡胶被制成厚度较薄且槽深较浅，也允许良好的胎侧排水性。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2011-207283号公报
发明内容
发明要解决的问题
然而，薄厚度胎面橡胶可能降低轮胎寿命。
因此，本公开的目的是提供一种乘用车用充气子午线轮胎，其能够在抑制轮胎寿命的降低的情况下改进燃料效率。
用于解决问题的方案
本公开的主要结构如下：
(1)一种乘用车用充气子午线轮胎，包括以环形方式跨接在一对胎圈部之间的由径向配置的帘线的帘布层组成的胎体，其中，
所述轮胎的截面宽度SW小于165(mm)，并且所述轮胎的截面宽度SW与外径OD的比率SW/OD为0.26以下，
所述轮胎具有胎面部，所述胎面部具有胎面橡胶，
所述胎面橡胶的橡胶厚度为2mm以上且小于5mm，并且
所述胎面部的胎面表面的负比率为20％以下。
(2)一种乘用车用充气子午线轮胎，包括以环形方式跨接在一对胎圈部之间的由径向配置的帘线的帘布层组成的胎体，其中，
所述轮胎的截面宽度SW为165(mm)以上，并且所述轮胎的截面宽度SW(mm)和外径OD(mm)满足以下关系：
OD(mm)≥2.135×SW(mm)+282.3；
所述轮胎具有胎面部，所述胎面部具有胎面橡胶，
所述胎面橡胶的橡胶厚度为2mm以上且小于5mm，并且
所述胎面部的胎面表面的负比率为20％以下。
(3)一种乘用车用充气子午线轮胎，包括以环形方式跨接在一对胎圈部之间的由径向配置的帘线的帘布层组成的胎体，其中，
所述轮胎的截面宽度SW(mm)和外径OD(mm)满足以下关系：
OD(mm)≥-0.0187×SW(mm)2+9.15×SW(mm)–380；
所述轮胎具有胎面部，所述胎面部具有胎面橡胶，
所述胎面橡胶的橡胶厚度为2mm以上且小于5mm，以及
所述胎面部的胎面表面的负比率为20％以下。
如本文所使用的，术语“橡胶厚度”是指在轮胎安装在轮辋上、以规定内压填充并且无负载的基准状态下在轮胎赤道面处的橡胶厚度，并且应当表示在轮胎径向上从外表面到最外侧加强构件的轮胎径向厚度。注意，如果在轮胎赤道面上形成槽，则通过画一条假想线(假设不存在槽)来确定以上厚度。
术语“胎面表面”是指接地面(当轮胎安装在轮辋上、以规定内压填充并且加载有最大负载时将与路面接触的表面)的整周表面。
此外，术语“负比率”是指槽面积相对于胎面表面的面积的比率。当计算以上槽面积时，槽面积不应当包括在以上标准条件下开口宽度为1mm以下的刀槽的面积。
如本文所使用的，术语“轮辋”是指在生产和使用轮胎的地区有效的产业标准中已经说明或未来说明的适用尺寸的标准轮辋(ETRTO的标准手册中的测量轮辋以及TRA的年鉴中的设计轮辋)，所述产业标准诸如是日本的JATMA(日本汽车轮胎制造商协会)的JATMA年鉴、欧洲的ETRTO(欧洲轮胎轮辋技术组织)的标准手册以及美国的TRA(轮胎轮辋协会)的年鉴等。即，上述术语“轮辋”不仅包括现有尺寸，还包括未来可能包括在以上产业标准中的尺寸。“未来可能包括的尺寸”的示例可以是在ETRTO 2013版中列为“未来发展(FUTUREDEVELOPMENTS)”的尺寸。然而，对于以上产业标准中未列出的尺寸，术语“轮辋”是指具有与轮胎的胎圈宽度相对应的宽度的轮辋。
此外，术语“规定内压”是指在以上JATMA等中记载的适用尺寸和帘布层等级下，单个轮的最大负载能力所对应的气压，即最大气压。对于未在以上产业标准中列出的尺寸，术语“规定内压”应当表示与安装有轮胎的各车辆所规定的与最大负载能力相对应的气压，即最大气压。另外，术语“最大负载”是指与以上最大负载能力相对应的负载。
在本说明书中，对于在胎面表面形成的切口，在以上基准条件下开口宽度大于1mm的切口被认为是槽，并且在以上基准条件下开口宽度为1mm以下的切口被认为是刀槽。
发明的效果
根据本公开，可以提供一种乘用车用充气子午线轮胎，其能够在抑制轮胎寿命的降低的情况下改进燃料效率。
附图说明
图1是图示了轮胎的截面宽度SW和外径OD的示意图。
图2是图示了根据本公开的第一方面至第三方面的一个实施方式的乘用车用充气子午线轮胎的轮胎宽度方向上的截面图。
图3是示意性地图示了根据本公开的第一方面至第三方面的一个实施方式的乘用车用充气子午线轮胎的胎面部的胎面表面的平面图。
图4A示意性地图示了宽度方向刀槽的截面形状。
图4B示意性地图示了周向主槽的截面形状。
具体实施方式
以下是参照附图对本公开的乘用车用充气子午线轮胎的一个实施方式的详细图示说明。
图1是图示了轮胎的截面宽度SW和外径OD的示意图。
在本公开的第一方面的以下简称为“轮胎”的乘用车用充气子午线轮胎的一个实施方式中，轮胎的截面宽度SW小于165(mm)，截面宽度SW与轮胎的外径OD的比率SW/OD为0.26以下，因此轮胎具有窄宽度和大直径的形状。通过使轮胎的截面宽度SW相对于轮胎的外径OD较窄，能够减小空气阻力；通过相对于轮胎的截面宽度SW增大轮胎的外径OD，能够抑制轮胎接地面附近的胎面橡胶的变形并且能够减小滚动阻力；这些都能够改进轮胎的燃料效率。以上比率SW/OD优选地为0.25以下、更优选地为0.24以下。
优选地在轮胎的内压为200kPa以上时满足以上比率、更优选地在轮胎的内压为220kPa以上时满足以上比率、甚至更优选地在轮胎的内压为280kPa以上时满足以上比率。这是因为能够减小滚动阻力。另一方面，优选地在轮胎的内压为350kPa以下时满足以上比率。这是因为能够改进乘坐舒适性。
从确保接地面积的观点出发，轮胎的截面宽度SW在满足以上比率的范围内优选地为105mm以上、更优选地为125mm以上、甚至更优选地为135mm以上、尤其优选地为145mm以上。另一方面，从减小空气阻力的观点出发，轮胎的截面宽度SW在满足以上比率的范围内优选地为155mm以下。从减小滚动阻力的观点出发，轮胎的外径OD在满足以上比率的范围内优选地为500mm以上、更优选地为550mm以上、甚至更优选地为580mm以上。另一方面，从减小空气阻力的观点出发，轮胎的外径OD在满足以上比率的范围内优选地为800mm以下、更优选地为720mm以下、甚至更优选地为650mm以下、尤其优选地为630mm以下。从减小滚动阻力的观点出发，当轮胎的截面宽度SW和外径OD满足以上比率时，轮辋直径优选地为16英寸以上、更优选地为17英寸以上、甚至更优选地为18英寸以上。另一方面，从减小空气阻力的观点出发，当轮胎的截面宽度SW和外径OD满足以上比率时，轮辋直径优选地为22英寸以下、更优选地为21英寸以下、甚至更优选地为20英寸以下、尤其优选地为19英寸以下。当轮胎的截面宽度SW和外径OD满足以上比率时，轮胎的扁平率(aspect ratio)优选地为45至70、更优选为45至65。
具体的轮胎尺寸没有限制，但作为示例可以是以下任何尺寸：105/50R16、115/50R17、125/55R20、125/60R18、125/65R19、135/45R21、135/55R20、135/60R17、135/60R18、135/60R19、135/65R19、145/45R21、145/55R20、145/60R16、145/60R17、145/60R18、145/60R19、145/65R19、155/45R18、155/45R21、155/55R18、155/55R19、155/55R21、155/60R17、155/65R18、155/70R17、155/70R19。
在本公开的第二方面的轮胎的一个实施方式中，轮胎的截面宽度SW为165(mm)以上，轮胎的截面宽度SW(mm)和外径OD(mm)满足以下关系并且轮胎具有窄宽度和大直径的形状：
OD(mm)≥2.135×SW(mm)+282.3
满足上述关系减小空气阻力和滚动阻力，从而改进轮胎的燃料效率。
在第二方面中，在满足以上关系之后，轮胎的截面宽度SW与外径OD的比率SW/OD优选地为0.26以下、更优选地为0.25以下、甚至更优选地为0.24以下。这是因为它能够进一步改进轮胎的燃料效率。
优选地当轮胎的内压为200kPa以上、更优选地为220kPa以上、甚至更优选地为280kPa以上时满足以上关系和/或比率。这是因为能够减小滚动阻力。另一方面，优选地当轮胎的内压为350kPa以下时满足以上关系和/或比率。这是因为能够改进乘坐舒适性。
从确保接地面积的观点出发，轮胎的截面宽度SW在满足以上关系的范围内优选地为175mm以上、更优选地为185mm以上。另一方面，从减小空气阻力的观点出发，轮胎的截面宽度SW在满足以上关系的范围内优选地为230mm以下、更优选地为215mm以下、甚至更优选地为205mm以下、尤其优选地为195mm以下。从减小滚动阻力的观点出发，轮胎的外径OD在满足以上关系的范围内优选地为630mm以上、更优选地为650mm以上。另一方面，从减小空气阻力的观点出发，轮胎的外径OD在满足以上关系的范围内优选地为800mm以下、更优选地为750mm以下、甚至更优选地为720mm以下。从减小滚动阻力的观点出发，当轮胎的截面宽度SW和外径OD满足以上关系时，轮辋直径优选地为18英寸以上、更优选地为19英寸以上。另一方面，从减小空气阻力的观点出发，当轮胎的截面宽度SW和外径OD满足以上关系时，轮辋直径优选地为22英寸以下、更优选地为21英寸以下。当轮胎的截面宽度SW和外径OD满足以上关系时，轮胎的扁平率优选地为45至70、更优选地为45至65。
具体的轮胎尺寸没有限制，但作为示例可以是以下任何尺寸：165/45R22、165/55R18、165/55R19、165/55R20、165/55R21、165/60R19、165/65R19、165/70R18、175/45R23、175/55R19、175/55R20、175/55R22、175/60R18、185/45R22、185/50R20、185/55R19、185/55R20、185/60R19、185/60R20、195/50R20、195/55R20、195/60R19、205/50R21、205/55R20、215/50R21。
在本公开的第三方面的轮胎的一个实施方式中，轮胎的截面宽度SW(mm)和外径OD(mm)满足以下关系，因此轮胎具有窄宽度和大直径的形状：
OD(mm)≥-0.0187×SW(mm)2+9.15×SW(mm)-380
满足上述关系减小空气阻力和滚动阻力，从而改进轮胎的燃料效率。
在第三方面中，在满足以上关系后，轮胎的截面宽度SW与外径OD的比率SW/OD优选地为0.26以下、更优选地为0.25以下、甚至优选地为0.24以下。这是因为它能够进一步改进轮胎的燃料效率。
优选地当轮胎的内压为200kPa以上、更优选地220kPa以上、甚至更优选地为280kPa以上时满足以上关系和/或比率。这是因为能够减小滚动阻力。另一方面，优选地当轮胎的内压为350kPa以下时满足以上关系和/或比率。这是因为能够改进乘坐舒适性。
从确保接地面积的观点出发，轮胎的截面宽度SW在满足以上关系的范围内优选地为105mm以上、更优选地为125mm以上、甚至更优选地为135mm以上、尤其优选地为145mm以上。另一方面，从减小空气阻力的观点出发，轮胎的截面宽度SW在满足以上关系的范围内优选地为230mm以下、更优选地为215mm以下、甚至更优选地为205mm以下、尤其优选地为195mm以下。从减小滚动阻力的观点出发，轮胎的外径OD在满足以上关系的范围内优选地为500mm以上、更优选地为550mm以上、甚至更优选地为580mm以上。另一方面，从减小空气阻力的观点出发，轮胎的外径OD在满足以上关系的范围内优选地为800mm以下、更优选地为750mm以下、甚至更优选地为720mm以下。从减小滚动阻力的观点出发，当轮胎的截面宽度SW和外径OD满足以上关系时，轮辋直径优选地为16英寸以上、更优选地为17英寸以上、甚至更优选地为18英寸以上。另一方面，从减小空气阻力的观点出发，当轮胎的截面宽度SW和外径OD满足以上关系时，轮辋直径优选地为22英寸以下、更优选地为21英寸以下、甚至更优选地为20英寸以下。当轮胎的截面宽度SW和外径OD满足以上比率时，轮胎的扁平率优选地为45至70、更优选地为45至65。
具体的轮胎尺寸没有限制，但作为示例可以是以下任何尺寸：105/50R16、115/50R17、125/55R20、125/60R18、125/65R19、135/45R21、135/55R20、135/60R17、135/60R18、135/60R19、135/65R19、145/45R21、145/55R20、145/60R16、145/60R17、145/60R18、145/60R19、145/65R19、155/45R18、155/45R21、155/55R18、155/55R19、155/55R21、155/60R17、155/65R18、155/70R17、155/70R19、165/45R22、165/55R18、165/55R19、165/55R20、165/55R21、165/60R19、165/6R19、165/70R18、175/45R23、175/55R18、175/55R19、175/55R20、175/55R22、175/60R18、185/45R22、185/50R20、185/55R19、185/55R20、185/60R19、185/60R20、195/50R20、195/55R20、195/60R19、205/50R21、205/55R20、215/50R21。
图2是图示了根据本公开的第一方面至第三方面的一个实施方式的乘用车用充气子午线轮胎在轮胎宽度方向上的截面图。图2图示了当轮胎安装在轮辋上、以规定内压填充并且无负载时的轮胎在轮胎宽度方向上的截面。如图2所示，轮胎1包括以环形方式跨接在一对胎圈部2之间的胎体3，胎体3由径向配置的帘线的帘布层组成。此外，轮胎1在胎体3的轮胎径向外侧依次包括图示示例中的由两个带束层4a、4b组成的带束4和胎面部5。
在本示例中，一对胎圈部2均具有埋设在其中的胎圈芯2a。在本公开中，胎圈芯2a的截面形状和材料不受限制，并且可以是通常用于乘用车用充气子午线轮胎的构造。在本公开中，胎圈芯2a可以划分为多个小胎圈芯。可替代地，本文的轮胎可以被构造为不具有胎圈芯2a。
图示示例中的轮胎1包括胎圈填胶2b，胎圈填胶2b在胎圈芯2a的轮胎径向的外侧具有小型三角形截面。胎圈填胶2b的截面形状不限于本示例，其材料也不限于本示例。可替代地，能够通过不包括胎圈填胶2b而将轮胎制得较轻。
在本实施方式中，胎圈填胶2b的轮胎宽度方向截面积S1优选地比胎圈芯2a的轮胎宽度方向截面积S2大一倍以上且四倍以下。这是因为：通过使以上截面积S1比以上截面积S2大一倍以上，能够确保胎圈部2的刚性，并且通过使以上截面积S1比以上截面积S2大四倍以下，能够将轮胎制得较轻并且能够进一步改进燃料效率。此外，在本实施方式中，轮胎最大宽度位置处的侧壁部的厚度Ts与胎圈芯2a的轮胎径向中央位置处的胎圈宽度Tb的比率Ts/Tb优选地为15％以上且40％以下。在此，“轮胎最大宽度位置”是轮胎宽度方向上的宽度最大的轮胎径向位置，并且如果轮胎最大宽度位置是径向延伸区域，则轮胎最大宽度位置是该区域的轮胎径向上的中央位置。另外，“胎圈宽度”是胎圈部2的轮胎宽度方向上的宽度。这是因为：将以上比率Ts/Tb设定为15％以上确保了侧壁部的刚性，而将以上比率Ts/Tb设定为40％以下使轮胎较轻并且进一步改进了燃料效率。注意，厚度Ts是包括橡胶、加强构件和内衬的所有构件的厚度之和。然而，在将声控体放置在侧壁部的内表面的情况下，厚度Ts不包括声控体的厚度。在此，术语“侧壁部”是指在接地端E的轮胎宽度方向外侧、从接地端E延伸到胎圈部的轮胎径向外侧端的轮胎径向区域。如果轮胎具有胎圈填胶2b，则“胎圈部的轮胎径向外侧端”是胎圈填胶2b的轮胎径向外侧端，或者如果轮胎不具有胎圈填胶2b，则“胎圈部的轮胎径向外侧端”是胎圈芯2a的轮胎径向外侧端。在通过胎体3将胎圈芯2a划分为多个小胎圈芯的结构的情况下，Tb是所有小胎圈芯的在轮胎宽度方向上的最内侧端部与最外侧端部之间的距离。在本实施方式中，轮胎最大宽度位置处的侧壁部的厚度Ts与胎体帘线的直径Tc的比率Ts/Tc优选地为5以上且10以下。这是因为将以上比率Ts/Tc设定为5以上确保了侧壁部的刚性，而将比率Ts/Tc设定为10以下使轮胎较轻并且进一步改进了燃料效率。在本实施方式中，轮胎最大宽度位置可以设置在例如从胎圈基线到轮胎径向外侧的轮胎的截面高度的50％至90％的范围内。“胎圈基线”是穿过胎圈基部并平行于轮胎宽度方向的假想线。
在此，当轮胎具有胎圈填胶时，术语“胎圈部”是指轮胎在轮胎径向上的从轮辋基线到胎圈填胶的在轮胎径向上的最外侧端的部分，或者当轮胎不具有胎圈填胶时，术语“胎圈部”是指轮胎在轮胎径向上的从轮辋基线到胎圈芯的在轮胎径向上的最外侧端的部分。
在本实施方式中，轮胎1还可以构造有轮辋保护部。在本实施方式中，胎圈部2可以进一步设置有附加构件，诸如用于加强等目的的橡胶层或帘线层。可以在相对于胎体3和胎圈填胶2b的多个位置设置这种附加构件。
在图2所示的示例中，胎体3由单个胎体帘布层组成。另一方面，在本公开中，胎体帘布层的数量不受限制并且可以是两个以上。另外，在图2所示的示例中，胎体3具有以环形方式跨接在一对胎圈部2之间的胎体主体部3a和围绕胎圈芯2a从胎体主体部3a折回的胎体折返部3b。另一方面，在本公开中，胎体折返部3b可以围绕胎圈芯2a包裹，或者可以夹在多个划分出的小胎圈芯之间。在图示中，胎体折返部3b的端部3c位于胎圈填胶2b的轮胎径向外侧端的轮胎径向外侧，并且位于轮胎的最大宽度位置的轮胎径向内侧。这允许在确保侧壁部的刚性的情况下使轮胎轻量化。另一方面，在本公开中，胎体折返部3b的端部3c可以位于胎圈填胶2b的轮胎径向外侧端的轮胎径向内侧，或者可以位于轮胎的最大宽度位置的轮胎径向外侧。可替代地，胎体折返部3b的端部3c可以是包络结构；其中端部3c在轮胎径向上位于胎体主体部2a与带束4之间，并且位于带束4的端部(例如带束层4b的端部)的轮胎宽度方向内侧。另外，当胎体3由多个胎体帘布层组成时，胎体折返部3b的端部3c的位置(例如在轮胎径向上的位置)在胎体帘布层之间可以相同或不同。胎体3中的帘线数量没有特别限制，然而，例如，可以在20根至60根帘线/50mm的范围内。此外，各种结构可以用于胎体线。例如，在轮胎径向上，胎体最大宽度位置可以移动靠近胎圈部2侧或胎面5侧。例如，胎体最大宽度位置可以设置在从胎圈基线到轮胎径向外侧的轮胎截面高度的50％至90％的范围内。上述“径向配置”表示相对于轮胎周向成85度以上、优选地相对于轮胎周向成90度的状态。
根据本实施方式的轮胎优选地包括一个或多个倾斜带束层，倾斜带束层由相对于轮胎周向成角度延伸的帘线的橡胶涂覆层组成，并且为了平衡轻量化与对接地面形状扭曲的抑制，根据本实施方式的轮胎最优选地具有两层这样的带束层。从轻量化的观点出发，可以使用一个带束层，从抑制接地面形状扭曲的观点出发，可以使用三个以上的层。在图2所示的示例中，在两个带束层4a、4b中，在轮胎径向外侧的带束层4b的轮胎宽度方向宽度小于在轮胎径向内侧的带束层4a的轮胎宽度方向宽度。另一方面，在轮胎径向外侧的带束层4b的轮胎宽度方向宽度可以大于或等于轮胎径向内侧的带束层4a的轮胎宽度方向宽度。具有最大的轮胎宽度方向宽度的带束层的轮胎宽度方向宽度(在图示示例中为带束层4a的轮胎宽度方向宽度)优选地为接地宽度的90％至115％、尤其优选地为接地宽度的100％至105％。术语“接地宽度”是指上述接地面上的上述接地端E之间的在轮胎宽度方向上的距离。
在本实施方式中，最优选金属帘线、尤其是钢帘线作为用于带束层4a、4b的带束帘线，但也可以使用有机纤维帘线。钢帘线主要由钢构成，并且可以含有诸如碳、锰、硅、磷、硫、铜和铬等的各种微量含有物。在本实施方式中，带束层4a、4b的带束帘线可以是单丝帘线、多根丝拉拢的帘线或多根丝捻合的帘线。可以采用多种加捻结构，并且还可以改变截面结构、加捻节距、加捻方向、相邻丝之间的距离。另外，还可以使用不同材料的加捻丝制成的帘线，截面结构不受限制，并且可以使用诸如单捻、层捻、复捻等的各种加捻结构。
在本实施方式中，带束层4a、4b的带束帘线的倾斜角度相对于轮胎周向优选地为10度以上。在本实施方式中，带束层4a、4b的带束帘线的倾斜角度相对于轮胎周向优选地为较高的角度，具体地为大于20度、优选地为大于35度、尤其是相对于轮胎周向在55度至85度的范围内。这是因为20度以上、优选地35度以上的倾斜角度增大了轮胎宽度方向上的刚性，并且改进了操纵稳定性、尤其是在转弯期间的操纵稳定性。此外，这是因为它还减小了层间橡胶的剪切变形，从而减小了滚动阻力。
根据本实施方式的轮胎不包括由在带束4的轮胎径向外侧大致沿着轮胎周向延伸的帘线组成的周向带束层。另一方面，在本公开中，轮胎还可以在带束4的轮胎径向外侧构造有由一个或多个周向带束层组成的周向带束。特别地，当构成带束4的带束层4a、4b的带束帘线的倾斜角度θ1、θ2为35度以上时，优选地设置周向带束。在这种情况下，对于周向带束优选的是，在中央区域C中的每单位宽度的轮胎周向刚性高于在胎肩区域S中的每单位宽度的轮胎周向刚性。
当轮胎安装在轮辋上、以规定内压填充并且无负载时，在轮胎宽度方向的截面图中，中央区域C为接地端E之间的在中央的50％的轮胎宽度方向区域，胎肩区域S为在中央区域C两外侧的25％的轮胎宽度方向区域。
例如，与胎肩区域S相比，通过增加中央区域C中的周向带束层的数量，中央区域C的每单位宽度的周向刚性可以高于胎肩区域S的每单位宽度的周向刚性。许多具有相对于轮胎周向倾斜35度以上的带束层4a、4b的带束帘线的轮胎产生400Hz至2kHz的高频范围的巨大的放射噪音，这是因为胎面表面将在1次、2次、3次等截面振动模式下具有一致的大振动形状。因此，通过局部增大胎面5的中央区域C的周向刚性，胎面5的中央区域C在轮胎周向上变得更难以扩张，抑制了胎面表面在轮胎周向上的扩张，导致放射噪音减小。
在本实施方式中，还优选地是在轮胎宽度方向上具有最宽宽度的带束层(在图示示例中为带束层4a)的带束帘线相对于轮胎周向的倾斜角度θ1以及在轮胎宽度方向上具有最窄宽度的带束层(在图示示例中为带束层4b)的带束帘线相对于轮胎周向的倾斜角度θ2为35°≤θ1≤85°、10°≤θ2≤30°并且θ1>θ2。许多具有相对于轮胎周向倾斜35度以上的带束层的带束帘线的轮胎产生400Hz至2kHz的高频范围的巨大的放射噪音，这是因为胎面表面将在1次、2次、3次等截面振动模式下具有一致的大振动形状。因此，通过局部增大胎面5的中央区域C的周向刚性，胎面5的中央区域C在轮胎周向上变得更难以扩张，抑制了胎面表面在轮胎周向上的扩张，导致放射噪音减小。
在此，在本实施方式中，在设置了周向带束的情况下，周向带束层优选地刚性较高，更具体地，周向带束层优选地由沿轮胎周向延伸的帘线的橡胶涂布层组成，在帘线的杨氏模量为Y(GPa)、植入的帘线数量为n(根/50mm)、周向带束层的数量为m(层)并且帘线直径为d(mm)的情况下，定义X＝Y×n×m×d，且满足1500≥X≥225。杨氏模量表示相对于轮胎周向的杨氏模量，并根据JIS L1017 8.8(2002)通过利用JIS L1017 8.5a(2002)的测试来确定。在具有窄宽度和大直径的乘用车用充气子午线轮胎中，响应于转弯期间来自路面的输入而在轮胎周向上发生局部变形，并且接地面往往呈三角形形状，即，周向接地长度依据轮胎宽度方向上的位置而大幅度地变化。相较而言，使用较高刚性周向带束层改进了轮胎的环刚性并且抑制了轮胎周向上的变形，因此，橡胶的不可压缩性也抑制了轮胎宽度方向上的变形，接地面积不太可能改变。另外，环刚性的增大促进了偏心变形，这同时增大了滚动阻力。另外，当使用如上所述的较高刚性周向带束层时，带束层4a、4b的带束帘线相对于轮胎周向的倾斜角度优选地为较高的角度、具体地为35度以上。当使用较高刚性周向带束层时，在轮胎周向上增大刚性可能导致某些轮胎接地长度的减小。因此，通过使用较高角度带束层，能够降低轮胎周向上的面外挠曲刚性，以在胎面表面的变形期间增大橡胶的周向伸长率，从而降低接地长度的减小。在本实施方式中，周向带束层也可以由波状帘线制成以增大断裂强度。同样地，较高伸长率帘线(例如，断裂时的伸长率为4.5％至5.5％)可以用于增大断裂强度。另外，在本实施方式中，可以采用各种材料用于周向带束层，并且典型示例包括人造丝、尼龙、聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、芳纶、玻璃纤维、碳纤维和钢。有机纤维帘线在减轻重量方面是特别优选的。在此，当设置周向带束时，周向带束层的帘线可以是单丝帘线、多根丝拉拢的帘线、多根丝捻合的帘线、或者甚至是不同材料的丝捻合的混合帘线。在本实施方式中，周向带束层中的帘线数量可以在每50mm内在20根至60根的范围内，但不限于此范围。另外，在本实施方式中，轮胎宽度方向上的刚性、材料、层数和植入密度也可以变化。例如，虽然可以仅在中央区域C中增加周向带束层的数量，但是也可以仅在胎肩区域S中增加周向带束层的数量。在本实施方式中，周向带束层可以在轮胎宽度方向上大于、小于或等于带束层4a、4b。例如，周向带束层的轮胎宽度方向宽度可以为带束层4a、4b中的具有最大宽度方向宽度的带束层(在图示示例中为带束层4a)的宽度方向宽度的90％至110％。在此，从制造的角度来看，将周向带束层构造为螺旋层是特别有利的。
在图示示例中，形成胎面部5的胎面橡胶由一层组成。另一方面，在本实施方式中，形成胎面部5的胎面橡胶可以通过在轮胎径向上层压多个不同的橡胶层来组成。对于上述多个橡胶层，可以使用具有不同损失正切(tanδ)、模量、硬度、玻璃化转变温度、材料等的橡胶。多个橡胶层在轮胎径向上的厚度的比率可以在轮胎宽度方向上变化，并且仅周向主槽的底部等可以具有与周围区域不同的橡胶层。形成胎面部5的胎面橡胶可以由在轮胎宽度方向上不同的多个橡胶层制成。对于上述多个橡胶层，可以使用具有不同损失正切、模量、硬度、玻璃化转变温度、材料等的橡胶。多个橡胶层在轮胎宽度方向上的宽度的比率可以在轮胎径向上变化，并且仅一些有限的区域(诸如仅周向主槽附近、仅接地端附近、仅胎肩陆部上、仅中央陆部上)可以具有与周围区域不同的橡胶层。
胎面橡胶的橡胶厚度为2mm以上且小于5mm、优选地4mm以下。如图2所示，本实施方式中的橡胶厚度是胎面橡胶5的从轮胎外表面到轮胎径向上的最外侧加强构件(即图示示例中的两个带束层4a、4b中的最外侧带束层4b)的厚度。
在本实施方式中，在轮胎宽度方向截面图中，在轮胎赤道面CL处穿过胎面表面上的点P并且平行于轮胎宽度方向的直线是m1，穿过接地端E并且平行于轮胎宽度方向的直线是m2，直线m1与m2之间的轮胎径向距离是下降高度LCR，并且轮胎的接地宽度为W，比率LCR/W优选地为0.045以下。通过将比率LCR/W设定到以上范围，轮胎的胎冠部平坦化，接地面积增大，来自路面的输入缓和、即输入压力缓和，轮胎径向的偏转率减小，由此能够改进轮胎的耐久性和耐磨性。
根据本实施方式的轮胎1在轮胎的内表面7具有内衬8，轮胎的内表面7也被简称为轮胎内表面7。内衬8的厚度优选地为大约1.5mm至2.8mm。这是因为它能够有效地降低80Hz至100Hz范围内的车内噪音。构成内衬8的橡胶组成物的透气性系数优选地为1.0×10-14cc-cm/(cm2-s-cmHg)以上且6.5×10-10cc-cm/(cm2-s-cmHg)以下。轮胎内表面每100μm2面积优选地具有一个以上的最大直径为1.0μm以上的含氟颗粒。还优选的是，在轮胎内表面的周长上形成沿轮胎宽度方向延伸的多个囊脊(bladder ridge)。囊脊优选地形成在轮胎内表面的轮胎宽度方向上的任何位置处，在轮胎周向上每英寸具有至少五个囊脊。
在本实施方式中，可以通过主要由丁基橡胶组成的橡胶层或通过主要由树脂组成的膜层形成内衬8。在本实施方式中，轮胎内表面7还可以设置有密封材料，以防止在穿孔时漏气。
图3是示意性地图示了根据本公开的第一方面至第三方面的一个实施方式的乘用车用充气子午线轮胎的胎面部的胎面表面的平面图。在本实施方式中，胎面表面具有一个以上(在图示示例中为两个)的沿轮胎周向延伸的周向主槽6。周向主槽6的数量在20％以下的负比率范围内优选地为1个至4个。如图3所示，存在一个以上(在图示示例中为三个)的陆部9(9a、9b)，在周向主槽6之间或由周向主槽6和胎面端TE划分出陆部9。陆部9的数量优选地为2至5，对应于上述周向主槽6的数量。如在图示示例中，各陆部均可以是在周向上不被沿轮胎宽度方向延伸的宽度方向槽完全划分的肋状陆部。根据这种构造，在不具有宽度方向槽的情况下能够确保陆部的刚性，也能够确保排水性，这是因为满足以上SW和OD关系式的轮胎能够容易地侧方排水。另一方面，任何一个或多个陆部都可以是在轮胎周向上被宽度方向槽完全划分的块状陆部。
例如，当周向主槽的数量为2时，通过将轮胎宽度方向区域四等分，将接地端E之间的轮胎宽度方向区域划分为两个中央区域C和两个侧方区域S，则两个周向主槽6优选地位于如本示例所图示的中央区域C中。这是因为能够更好地确保排水性。
在此，术语“沿轮胎周向延伸”包括不倾斜于轮胎周向延伸的情况以及相对于轮胎周向以5度以下的倾斜角度延伸的情况。如图所示，周向主槽6优选地沿轮胎周向连续延伸。周向主槽6的形状最优选是直的，如示例中所图示，然而它也可以是锯齿状、弯曲状等。
周向主槽6的宽度、开口宽度优选地为9mm至16mm。这是因为9mm以上的槽宽度改进排水性，而16mm以下的槽宽度确保陆部9的较大的刚性。出于同样的原因，更优选的是周向主槽6的宽度在10mm至15.5mm之间。周向主槽6的槽深、最大深度优选地为1mm至5mm。这是因为1mm以上的槽深改进排水性，而5mm以下的槽深确保陆部9的刚性。出于同样的原因，更优选的是周向主槽6的深度在2mm至4mm之间。
胎面部5的胎面表面的负比率为20％以下、优选地为18％以下、更优选地为15％以下。另一方面，从确保排水性的观点出发，胎面部5的胎面表面的负比率优选地至少为5％。
如图3所示，陆部9具有沿轮胎宽度方向延伸的宽度方向刀槽10，并且优选地以使得接地面中存在两个以上的宽度方向刀槽10的方式形成轮胎：。术语“沿轮胎宽度方向延伸”包括如图所示的不倾斜于轮胎宽度方向延伸的情况，以及相对于轮胎宽度方向以50度以下的角度倾斜的情况。宽度方向刀槽10优选地为板状刀槽。通过使用板状刀槽，能够进一步改进乘坐舒适性。另一方面，代替平坦段10a，也可以采用截面不平坦的诸如锯齿形状的刀槽。刀槽的这种形状使得能够更容易维持整个陆部的块刚性，其有效地减小滚动阻力。
如上所述，宽度方向刀槽10的刀槽宽度、开口宽度不受限制，只要其为1mm以下即可，然而例如可以为0.3mm至0.7mm。尽管不受限制，但宽度方向刀槽10的刀槽深度、最大深度可以大约与周向主槽6的深度相同。宽度方向刀槽10的轮胎周向节距长度优选地在10mm和100mm之间。在图示示例中，宽度方向刀槽10在轮胎周向上均匀地间隔开，然而为了减小轮胎噪音，宽度方向刀槽10可以在轮胎周向上配置成具有变化的节距长度(所谓的节距变化)。
在图示示例中，宽度方向刀槽10在延伸方向上的两端处连接到周向主槽6。另一方面，宽度方向刀槽10可以是仅一端连接到周向主槽6而另一端保持在陆部9内的所谓的一端闭合刀槽，或者可以是两端停留在陆部9内的刀槽。使用这些类型的刀槽将最小化由于形成了刀槽而导致的陆部刚性的减小。
在图示示例中，在所有的陆部9a、9b中形成宽度方向刀槽10，然而各陆部9不必都具有宽度方向刀槽10，或者可以使陆部9不形成有宽度方向刀槽10。此外，在图示示例中，陆部9a上形成的宽度方向刀槽10的轮胎周向节距长度与陆部9b上形成的宽度方向刀槽10的轮胎周向节距长度相同，然而可以使陆部9a上形成的宽度方向刀槽10的轮胎周向节距长度较长或较短。
图4A是图示了宽度方向刀槽的示例的截面图。如图4A所示，在本示例中，宽度方向刀槽10由板状部10a和第一加宽部10b组成，其中第一加宽部10b在刀槽宽度大于胎面表面侧的刀槽底侧。第一加宽部10b在磨损发展期间有效减小陆部的压缩刚性。例如，板状部10a的刀槽宽度、开口宽度可以为0.3mm至0.7mm，但只要板状部10a的刀槽宽度、开口宽度为1mm以下并且当宽度方向刀槽10整体上为板状时，板状部10a的刀槽宽度、开口宽度不受限制。第一加宽部10b的刀槽宽度(在与开口宽度相同的方向上测量时的最大宽度)优选为板状部10a的开口宽度的2倍至30倍。通过将该值设定为2倍以上，能够在磨损发展期间进一步有效减小陆部的压缩刚性，而将该值设定为30倍以下，能够在磨损发展期间防止陆部的刚性下降到极端水平。更优选地，第一加宽部10b的刀槽宽度为板状部10a的开口宽度的2倍至20倍。此外，第一加宽部10b在轮胎径向上的长度(即深度)可以是板状部10a在轮胎径向上的长度(即深度)的0.4倍至9倍。通过将该值设定为0.4倍以上，能够在磨损发展期间尽早有效地减小陆部的压缩刚性，而将该值设定为9倍以下，能够防止陆部的刚性损失到极端程度。更优选地，第一加宽部10b在轮胎径向上的长度(即深度)优选地为板状部10a在轮胎径向上的长度(即深度)的0.5倍至7倍。在图示示例中，第一加宽部10b的截面形状为水平椭圆形，但它可以是纵向椭圆形、圆形、三角形(刀槽宽度在轮胎径向上从外到内向内侧扩宽)或各种其它形状。虽然没有具体限制，但是，当第一加宽部10b为圆锥形、即截面形状为三角形时，第一加宽部10b的刀槽宽度(在与开口宽度相同的方向测量时的最大宽度)优选地为1.5mm至3.5mm，并且当第一加宽部10b为球形、即截面形状为圆形或椭圆形时，第一加宽部10b的刀槽宽度优选地为1.0mm至2.0mm。
在本示例中，如上所述，所有宽度方向刀槽10都由板状部10a和第一加宽部10b组成，然而刀槽可以配置成完全由板状部组成的宽度方向刀槽10和如上所述由板状部10a和第一加宽部10b组成的宽度方向刀槽10的组合。在这种情况下的组合是任意的，然而作为示例，至少一个如上所述的由板状部10a和第一加宽部10b组成的宽度方向刀槽10可以位于接地面中。例如，完全由板状部组成的宽度方向刀槽10和如上所述的由板状部10a和第一加宽部10b组成的宽度方向刀槽10可以在轮胎周向上交替配置，或者从任一刀槽观察时，在轮胎周向上每两个或三个交替配置。还可以依据陆部来改变配置，例如，在陆部9中的任何一个陆部的所有宽度方向刀槽10可以都是板状刀槽10，其余陆部9中的所有宽度方向刀槽10可以都是由板状部10a和第一加宽部10b组成的宽度方向刀槽10，诸如此类。所有陆部上的所有宽度方向刀槽10都可以完全制成板状部。
图4B是图示了周向主槽的示例的截面图。如图4B所示，在本示例中，周向主槽6由直线部61和第二加宽部62组成，其中第二加宽部62在槽宽大于胎面表面侧的槽底侧。第二加宽部62在磨损发展期间允许更好的排水性。第二加宽部62的槽宽(在与开口宽度相同的方向上测量时的最大宽度)优选地为直线部61的开口宽度的1.1倍至1.5倍。其原因是1.1倍以上的值在磨损发展期间改进排水性，而1.5倍以下的值确保陆部的刚性不会降低太多。此外，第二加宽部62在轮胎径向上的长度(即深度)可以为直线部61在轮胎径向上的长度(即深度)的至少0.4倍。通过将该值设定为0.4倍以上，能够在磨损发展期间尽早地改进排水性。更优选地，第二加宽部62在轮胎径向上的长度(即深度)优选地为直线部61在轮胎径向上的长度(即深度)的至少0.5倍。上限不受限制，这是因为可以不设置直线部。第二加宽部62的截面形状在图示示例中为水平椭圆形，但它也可以是纵向椭圆形、圆形、三角形(刀槽宽度在轮胎径向上从外到内向内侧扩宽)或各种其它形状。虽然没有具体限制，但当第二加宽部62为圆锥形、即截面形状为三角形时，第二加宽部62的槽宽(在与开口宽度相同的方向上测量时的最大宽度)优选地为11mm至12mm，当第二加宽部62为球形、即截面形状为圆形或椭圆形时，第二加宽部62的槽宽优选地为10mm至19mm。
周向主槽6的截面形状可以是普通的U字形或V字形。所有的周向主槽6都可以是普通的U字形或V字形，或者所有的周向主槽6都可以是由直线部6a和第二加宽部6b组成的形状，或者它们可以以任意组合配置。
以下是根据本实施方式的第一形式至第三形式的乘用车用充气子午线轮胎的效果的说明。
首先，根据本实施方式的乘用车用充气子午线轮胎，轮胎的截面宽度SW和外径OD满足以上预定关系，从而减小空气阻力和滚动阻力，并且改进燃料效率。另外，由于该轮胎的胎面橡胶的橡胶厚度为2mm以上且5mm以下，因此通过较薄的橡胶厚度能够使轮胎较轻，进一步改进燃料效率。即，如果橡胶厚度小于2mm，将难以确保最低要求的轮胎寿命，例如，即使进行翻新，翻新次数也会增加，而如果橡胶厚度大于5mm，则减轻重量的效果将不充分。
由于胎面橡胶较薄，因此对于相同的磨损发展速率，具有这种较薄橡胶厚度的胎面橡胶的轮胎可能具有较短的轮胎寿命。相较而言，根据本实施方式的轮胎出于以下原因可以增加侧偏力(cornering power)：(i)因为胎面橡胶的橡胶厚度小于5mm，所以橡胶厚度较薄并且刚性较高；(ii)满足SW和OD的以上关系，这表示相对于截面宽度直径较大，所以带束张力较大；(iii)胎面部的胎面表面的负比率被设定为20％以下，导致陆部刚性较高。增大的侧偏力抑制了陆部在接地面的蹬出端处的滑移，从而抑制了磨损能量并减慢了磨损发展速率。
因此，根据本实施方式的乘用车用充气子午线轮胎能够在抑制轮胎寿命减少的情况下改进燃料效率。
出于与以上相同的原因，胎面橡胶的橡胶厚度优选地为4mm以下，并且出于与以上相同的原因，胎面表面的负比率更优选地为18％以下、甚至更优选地为15％以下。
在此，优选的是胎面表面具有沿轮胎宽度方向延伸的一个或多个宽度方向刀槽，并且宽度方向刀槽在刀槽底侧具有刀槽宽度比胎面表面侧的刀槽宽度大的第一加宽部。这是因为胎面橡胶厚度较薄且周向主槽深度较浅的轮胎能够在磨损发展期间改进排水性能。
此外，优选的是，胎面表面具有沿轮胎周向延伸的一个或多个周向主槽，并且周向主槽在槽底侧具有槽宽比胎面表面侧的槽宽大的第二加宽部。这是因为胎面橡胶厚度较薄且周向主槽深度较浅的轮胎能够在磨损发展期间改进排水性能。
由于胎面橡胶在路面与胎体之间的缓冲效果较小，所以具有这种较薄橡胶厚度的胎面橡胶的轮胎可能会具有不良的乘坐舒适性。特别地，尤其是当在较高的内压下使用以上轮胎时，乘坐舒适性降低。为了解决这个问题，优选地在陆部中形成沿轮胎宽度方向延伸的宽度方向刀槽，并且在接地面中具有两个以上的宽度方向刀槽。这适度地降低了陆部的压缩刚性并且增加了胎面橡胶在路面与胎体之间的缓冲效果，从而减少了乘坐舒适性的损失。在这种情况下，在任意陆部中形成宽度方向刀槽，使得在接地面中存在两个以上的宽度方向刀槽即可，并且可以存在没有宽度方向刀槽的陆部。另外，不必将整个宽度方向刀槽置于接地面内，而仅需要两个以上的宽度方向刀槽使其至少80％的延伸长度在接地面内即可。出于相同的原因，优选地在陆部中形成沿轮胎宽度方向延伸的宽度方向刀槽，并且在接地面中存在三个以上的宽度方向刀槽。
附图标记说明
1 乘用车用充气子午线轮胎(轮胎)
2 胎圈部
3 胎体
4 带束
5 胎面部
6 周向主槽
7 轮胎内表面
8 内衬
9 陆部
10 宽度方向刀槽

Claims (5)

1.一种乘用车用充气子午线轮胎，包括以环形方式跨接在一对胎圈部之间的由径向配置的帘线的帘布层组成的胎体，其中，
所述轮胎的截面宽度SW小于165(mm)，并且所述轮胎的截面宽度SW与外径OD的比率SW/OD为0.26以下，
所述轮胎具有胎面部，所述胎面部具有胎面橡胶，
所述胎面橡胶的橡胶厚度为2mm以上且小于5mm，并且
所述胎面部的胎面表面的负比率为20％以下。
2.一种乘用车用充气子午线轮胎，包括以环形方式跨接在一对胎圈部之间的由径向配置的帘线的帘布层组成的胎体，其中，
所述轮胎的截面宽度SW为165(mm)以上，并且所述轮胎的截面宽度SW(mm)和外径OD(mm)满足以下关系：
OD(mm)≥2.135×SW(mm)+282.3；
所述轮胎具有胎面部，所述胎面部具有胎面橡胶，
所述胎面橡胶的橡胶厚度为2mm以上且小于5mm，并且
所述胎面部的胎面表面的负比率为20％以下。
3.一种乘用车用充气子午线轮胎，包括以环形方式跨接在一对胎圈部之间的由径向配置的帘线的帘布层组成的胎体，其中，
所述轮胎的截面宽度SW(mm)和外径OD(mm)满足以下关系：
OD(mm)≥-0.0187×SW(mm)2+9.15×SW(mm)–380；
所述轮胎具有胎面部，所述胎面部具有胎面橡胶，
所述胎面橡胶的橡胶厚度为2mm以上且小于5mm，以及
所述胎面部的胎面表面的负比率为20％以下。
4.根据权利要求1至3中的任一项所述的乘用车用充气子午线轮胎，其中，
所述胎面表面具有沿轮胎宽度方向延伸的一个或多个宽度方向刀槽；
所述宽度方向刀槽在刀槽底侧具有刀槽宽度比所述胎面表面侧的刀槽宽度大的第一加宽部。
5.根据权利要求1至4中的任一项所述的乘用车用充气子午线轮胎，其中，
所述胎面表面具有沿轮胎周向延伸的一个或多个周向主槽；
所述周向主槽在槽底侧具有槽宽比所述胎面表面侧的槽宽大的第二加宽部。
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