CN1321010C - 充气轮胎 - Google Patents

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Abstract

轮胎(10)的轮胎面(12)具有双层结构。轮胎面(12)包括设置在径向内侧上的基层(23)和设置在径向外侧上的保护层(24)。保护层(24)的外周面构成胎面表面(17)。胎面表面(17)设置有凹槽(18)。由相邻的凹槽(18)形成多个环形槽脊部(21)。基层(23)设置有在圆周方向上延伸的凸起部(26)。多个凸起部(26)排列在轴向上。凸起部(26)的高度(h1)设定为凹槽(18)的深度(d1)的15%至50%。基层(23)的基底部(29)基于凹槽(18)的内底部(28)的位置(尺寸Δh)设定在自凹槽(18)的内底部(28)起的1.6mm或更小处。

Description

充气轮胎
技术领域
本发明涉及一种充气轮胎(下文称作为“轮胎”)。更具体地，本发明涉及一种轮胎的结构，其中，轮胎面具有双层结构。
背景技术
如图4中所示，轮胎1包括胎体2a，用来增强该胎体2a的加固带2b，胎侧壁2c，胎圈2d和胎面3。胎面3包括胎面胶层3a，它被设置用来覆盖胎体2a和加固带2b的外周面。胎面胶层3a的外周面构成轮胎面表面。支撑部7被设置在胎面胶层3a和胎侧壁2c之间的边界部分中。胎面胶层3a通常由与构成胎体2a和胎侧壁2c的橡胶不同种类的橡胶构成。胎面胶3a在圆周方向上设置有多个凹槽4。形成凹槽4的结果是，在胎面胶层3a的外周面上形成胎面花纹。
考虑到轮胎1的耐用年数，胎面胶层3a的厚度为一定厚度。原因是，胎面胶层3a被设置用来覆盖胎体2a和加固带2b的外周面，此外，还形成凹槽4。更具体地，必须设定凹槽4的深度c为一定的深度或更深。但是，如果凹槽4的深度c设定得太大，必然的问题是胎面胶层3a的厚度增加，结果，轮胎1的重量增加，此外，轮胎1的高速耐久性等受损。
近年来，安装到提速的汽车上的轮胎要求具有高的高速耐久性。为了提高高速耐久性，一般地，采用下面的方法：(1)设定胎面胶层3a的厚度为很小；(2)设置用来增强加固带2b的镶边；和(3)构成胎面胶层3a的橡胶材料为低发热型。按照方法(1)，行驶时胎面3的发热量减小。因此，能持续进行高速行驶。按照方法(2)，防止了行驶时加固带2b和胎体2a的上升。因此，能持续进行高速行驶。按照方法(3)，行驶时胎面3的发热量减小。因此，能持续进行高速行驶。
但是，在使用方法(1)的情况下，为了保持轮胎1的耐用年数，必须确保凹槽4的深度为一定的深度或更深。因此，减小了凹槽4的底部与轮胎主体之间的尺寸b。如果该尺寸b减小，则驾驶舒适度受损，且增加了噪音。此外，如果该尺寸b减小，容易在凹槽的底部产生裂缝。另一方面，在使用方法(2)的情况下，轮胎1的重量增加。此外，驾驶舒适度受损，且增加了噪音。此外，轮胎1的滚动阻力增大。在使用方法(3)的情况下，轮胎1的抓地力减小使得行驶稳定性受损，且制动性能等降低。
在这种情况下，一般地，为了提高高速耐久性，同时保持轮胎1的耐用年数，胎面胶层3a具有包含外层5和内层6的双层结构。外层5(下文称之为“保护层”)由具有高抓地性能的橡胶构成，内层6(下文称之为“基层”)由低发热型橡胶构成。
发明内容
本发明是在这种背景下作出的。本发明的目的是提供一种改进了其胎面胶层的结构(也就是说，双层结构)的轮胎，使其进一步提高高速耐久性。
(1)为了获得上述目的，按照本发明的充气轮胎包括具有基层和保护层的胎面。基层设置在径向方向上的内侧，保护层设置在径向方向上的外侧。保护层的外周面构成轮胎面的表面。保护层的外周面设置有凹槽，从而在外周面上形成多个环形槽脊部。基层设置有多个环形凸起部，该环形凸起部排列在轴向上，在径向方向凸起，且在圆周方向上延伸。多个环形凸起部设置在一个环形槽脊部中，且其高度h1设定为凹槽深度d1的15-50％。基层的基底部的高度Δh设定为自凹槽的内底部起等于或小于1.6mm。
(2)优选地是，基层应当由苯乙烯-丁二烯橡胶构成。优选地是，基层的硬度应设定为低于保护层的硬度，且基层的JIS A硬度应设定为55-65。优选地是，在一个槽脊部中应设置2-5个环形凸起部。
按照本发明，如下面的实施例将要描述的，能提高轮胎的高速耐久性，且能确保足够的耐用年数。
附图说明
图1是表示按照本发明的实施方式的轮胎主要部分的放大截面图。
图2是表示按照本发明的实施方式的胎面部分的主要部分的放大截面图。
图3是表示按照本发明的变形实施方式的轮胎主要部分的放大截面图。
图4是代表性地表示常规的普通轮胎结构的示图。
具体实施方式
下面将基于优选实施方式，结合附图详细描述本发明。
图1表示沿穿过轮胎10的中心并垂直于轮胎10的赤道面E的面的剖面图。图1中，垂直方向设定为轮胎10的径向，横向方向设定为轮胎10的轴向。轮胎10采用对于赤道面E几乎对称的形状，且具有胎体11，胎侧壁12，胎圈13和胎面14，且设置有用来增强胎体11的加固带15。
胎面14包括由交联橡胶形成的胎面胶层16。胎面胶层16构成为使圆弧的形状为径向向外凸起。胎面胶层16的外周面构成胎面表面17以与路面相接触。胎面表面17设置有凹槽18。因此，在胎面14上形成槽脊部19。由于凹槽18和槽脊部19的存在，形成了胎面花纹。下面将详细描述胎面胶层16的结构。
胎侧壁12在径向上从胎面14的两端向里延伸。支撑部22设置在胎侧壁12与胎面14之间的边界部分中。胎侧壁12也由交联橡胶形成。通过弯曲，胎侧壁12吸收产生于路面的冲击。此外，胎侧壁12防止胎体11的外部损坏。
胎圈13具有胎圈芯20。胎圈芯20形成圆形。胎圈芯20由多个不可延伸的金属线(典型地，钢丝线)构成。
胎体11包括胎体帘布层21。胎体帘布层21构成轮胎10的框架。胎体帘布层21沿胎面14、胎侧壁12和胎圈13的内周面设置，且位于胎圈芯20的上方。用交联橡胶覆盖带束层帘线来获得加固带15。加固带15覆盖和加强胎体11。
胎体11、加固带15、胎侧壁12、胎圈13等采用习用的一般方法制造，在形成的轮胎10中它们构成为一体。
如上所述，胎面14包括由交联橡胶形成的胎面胶层16。支撑部22形成在胎面胶层16和胎侧壁12之间的边界中。本实施方式特征在于胎面胶层16的结构。更具体地，本实施方式的特征在于：
(1)胎面胶层16具有包含基层23和保护层24的双层结构；
(2)保护层24设置有凹槽18，使得在胎面表面17上构成胎面花纹，且在凹槽18之间形成槽脊部19(环形槽脊部)；
(3)基层23形成以具有下面将描述的形状，且基层23设置在随后将要描述的位置中。
如图2所示，基层23形成为径向向外突出的梳齿状，保护层24设置成在径向外侧覆盖基层23。基层23和保护层24分别由橡胶(指“胎面胶”)构成。基层23和保护层24通过按预先设定的时间加热(交联)加入了交联剂或其它化合物的基料来构成。对于基料，可以使用天然橡胶(NR)、苯乙烯-丁二烯橡胶(SBR)、丁二烯橡胶(BR)、异戊二烯橡胶(IR)或它们的混合物，特别地，优选使用苯乙烯-丁二烯橡胶(SBR)。炭黑，二氧化硅等可以作为增强剂加入到基料中。此外，其它各种填充剂可加入到基料中。
在本实施方式中，使用这些增强剂等。因此，基层23的硬度不同于保护层24的硬度。更具体地，基层23的JISA硬度设定为60，保护层24的JISA硬度设定为64。基层23和保护层24的硬度不限于这些数值。优选地是，基层23的硬度设定为比保护层24的硬度小，且它们的JISA硬度应设定JIS A硬度为55-65。
凹槽18设置在保护层24(胎面表面17)的外周面上。凹槽18在胎面表面17上沿圆周方向环状地形成。在本实施方式小，凹槽18设置在胎面表面17的中心部分，且在轴向上对称于中心部分设置(参见图1)。实际上，当然可以设置大量的凹槽18，且凹槽18可基于赤道面E对称设置。
如图2所示，凹槽18被形成为使其内壁表面为近似U形。在本实施方式中，胎面胶层16的厚度D设定为10mm，凹槽18的深度d1设定为8.2mm。因此，副胎面厚度H1设定为1.8mm。副胎面厚度H1表示凹槽18的内底部28与胎面胶层16的底面25之间的距离。按照轮胎的规格，尺寸D，d1和H1作适当地设计和改变。
如图2所示，基层23形成为如上所述的梳齿状，且包括多个凸起部26(环形凸起部)。如图1所示，这些基层23在轮胎10的轴向上排列，且每一个基层23的凸起部26都设置为埋藏在槽脊部19中。更具体地，如图2所示，基层23具有四个凸起部26。每一个凸起部26都排列在径向(图2中横向方向)上，相邻的凸起部26通过圆弧部27光滑而连续地设置。尽管凸起部26的数量不局限于4个，但优选地是，设置在一个槽脊部19中的凸起部26的数量应为2-5个。
凸起部26的高度h1适当的设定为凹槽18的深度d1的15％-50％。凸起部26的高度h1表示凸起部26的顶部与凹槽18的内底部28之间的距离。另一方面，从圆弧部27的基底部29(基层的基底部)到胎面表面17的尺寸H设定为8.0mm。由于胎面胶层16的厚度D设定为10mm，因此，从圆弧部27的基底部29到胎面胶层16的底面25的尺寸h2设定为2.0mm。
基层23与保护层24的比率能任意设计和变化。基层23与保护层24的比率是指尺寸h2与尺寸H的比率。该比率优选设定为h2∶H＝10∶90~40∶60，此外，更优选设定为h2∶H＝20∶80~30∶70。
基底部29设置在某一位置上，该位置基于凹槽18的内底部28具有一个尺寸Δh，且Δh设定为≤1.6mm。因此，尺寸Δh设定为1.6mm或更小，从而获得下面的效果。
如果Δh设定为大于1.6mm，则基层23完全暴露，这样，在轮胎10的磨损的最后阶段(通常在凹槽18的厚度为1.6mm的时候)，轮胎10的抓地力趋于大幅度减小。但是，如本实施方式中，设定Δh≤1.6mm，这样，在轮胎10的磨损的最后阶段，保护层24在胎面表面17上保留的速率被增大。因此，能抑制轮胎10的抓地力的减小。
在本实施例中，当基底部29基于凹槽18的内底部28放置在径向外侧(图2上方)时，它不受限制。基底部29可基于凹槽18的内底部28，定位在径向内侧(图2下方)。
如本实施方式的图1所示，当基层23被构造以形成在每一个槽脊部19中时，这种结构不受限制。如图3所示，薄膜层30可设置在每一基层23的下半部(径向方向内侧)，且每一基层23可通过薄膜层30连续设置。基层23被连续地设置，这样，可以获得下面的优点。
当要制造轮胎10时，构成胎面胶层16的橡胶薄片被挤出成型。更具体地，构成保护层24的橡胶和构成基层23的橡胶被分别送入到一个模板中，并同时挤出。因此，形成了构成胎面胶层16的橡胶片。在基层23通过薄膜层30连续设置的情况下，有利的是，能够容易地进行使用模板的成型工作。此外，设置薄膜层30使得基层23的面积与胎面胶层16的横截面的比率增大，且还能进一步抑制轮胎10的热量产生。结果是，可以提高轮胎10的高速耐久性。
实施例
尽管本发明的优点将从下面的实施例中变得显而易见，但是，不应认为本发明是受到实施例的描述所限制。
表1显示了按照本发明的实施例1-8中每一个的轮胎高速耐久性与传统轮胎(比较实施例1-4)的比较测试的执行结果。该测试为基于JIS、使用转鼓测试设备的高速耐久性测试(JIS D4230)。
按照每一实施例和对比实施例的轮胎的规格为225/55R16(夏季轮胎)94V。将要用在该测试中的转鼓测试设备的转鼓的直径为1.7m±1％。测试中起始速度设定为240km/h。根据JIS，测试分为6个阶段。测试从第一阶段起依次进行，每一阶段测试所需时间为10分钟(JIS4230D)。在该测试中，从第一阶段到第四阶段，测试所需时间设定为10分钟，在第五、第六阶段，测试所需时间设定为20分钟。在每一实施例和对比实施例中，轮胎高速耐久性基于轮胎破裂时的测试阶段和测试所需时间来评估。这显示在表1的“破裂速度·时间”一栏中。
按照每一实施例和对比实施例的轮胎的详细情况如下。
[实施例1]
胎面胶层的厚度为10.0mm，凹槽深度为8.2mm。对于保护层，其与胎面胶层的比率为80％，橡胶硬度(JIS A硬度)为64。另一方面，对于基层，其与胎面胶层的比率为20％，橡胶硬度为60。凸起部的数量为2。凸起部的高度h1为3mm，它是凹槽深度d1的37％。
[实施例2]
胎面胶层的厚度为10.0mm，凹槽深度为8.2mm。对于保护层，其与胎面胶层的比率为80％，橡胶硬度(JIS A硬度)为64。另一方面，对于基层，其与胎面胶层的比率为20％，橡胶硬度为60。凸起部的数量为3。凸起部的高度h1为3mm，它是凹槽深度d1的37％。
[实施例3]
胎面胶层的厚度为10.0mm，凹槽深度为8.2mm。对于保护层，其与胎面胶层的比率为80％，橡胶硬度(JIS A硬度)为64。另一方面，对于基层，其与胎面胶层的比率为20％，橡胶硬度为60。凸起部的数量为4。凸起部的高度h1为3mm，它是凹槽深度d1的37％。
[实施例4]
胎面胶层的厚度为10.0mm，凹槽深度为8.2mm。对于保护层，其与胎面胶层的比率为80％，橡胶硬度(JIS A硬度)为64。另一方面，对于基层，其与胎面胶层的比率为20％，橡胶硬度为60。凸起部的数量为5。凸起部的高度h1为3mm，它是凹槽深度d1的37％。
[实施例5]
胎面胶层的厚度为10.0mm，凹槽深度为8.2mm。对于保护层，其与胎面胶层的比率为80％，橡胶硬度(JIS A硬度)为64。另一方面，对于基层，其与胎面胶层的比率为20％，橡胶硬度为60。凸起部的数量为6。凸起部的高度h1为3mm，它是凹槽深度d1的37％。
[实施例6]
胎面胶层的厚度为10.0mm，凹槽深度为8.2mm。对于保护层，其与胎面胶层的比率为60％，橡胶硬度(JIS A硬度)为64。另一方面，对于基层，其与胎面胶层的比率为40％，橡胶硬度为60。凸起部的数量为3。凸起部的高度h1为4mm，它是凹槽深度d1的49％。
[实施例7]
胎面胶层的厚度为10.0mm，凹槽深度为8.2mm。对于保护层，其与胎面胶层的比率为60％，橡胶硬度(JIS A硬度)为64。另一方面，对于基层，其与胎面胶层的比率为40％，橡胶硬度为60。凸起部的数量为3。凸起部的高度h1为2mm，它是凹槽深度d1的24％。
[实施例8]
胎面胶层的厚度为10.0mm，凹槽深度为8.2mm。对于保护层，其与胎面胶层的比率为60％，橡胶硬度(JIS A硬度)为64。另一方面，对于基层，其与胎面胶层的比率为40％，橡胶硬度为60。凸起部的数量为3。凸起部的高度h1为1.5mm，它是凹槽深度d1的18％。
[对比实施例1]
胎面胶层的厚度为10.0mm，凹槽深度为8.2mm。对于保护层，其与胎面胶层的比率为80％，橡胶硬度(JIS A硬度)为64。另一方面，对于基层，其与胎面胶层的比率为20％，橡胶硬度为60。凸起部的数量为0。
[对比实施例2]
胎面胶层的厚度为10.0mm，凹槽深度为8.2mm。对于保护层，其与胎面胶层的比率为80％，橡胶硬度(JIS A硬度)为64。另一方面，对于基层，其与胎面胶层的比率为20％，橡胶硬度为60。凸起部的数量为1。凸起部的高度h1为3mm，它是凹槽深度d1的37％。
[对比实施例3]
胎面胶层的厚度为10.0mm，凹槽深度为8.2mm。对于保护层，其与胎面胶层的比率为60％，橡胶硬度(JIS A硬度)为64。另一方面，对于基层，其与胎面胶层的比率为40％，橡胶硬度为60。凸起部的数量为3。凸起部的高度h1为5mm，它是凹槽深度d1的61％。
[对比实施例4]
胎面胶层的厚度为10.0mm，凹槽深度为8.2mm。对于保护层，其与胎面胶层的比率为60％，橡胶硬度(JIS A硬度)为64。另一方面，对于基层，其与胎面胶层的比率为40％，橡胶硬度为60。凸起部的数量为3。凸起部的高度h1为1mm，它是凹槽深度d1的12％。
表1
实施例1 实施例2 实施例3 实施例4 实施例5 实施例6 实施例7 实施例8 比较实施例1 比较实施例2 比较实施例3 比较实施例4
保护层橡胶
比率(％) 80 80 80 80 80 60 60 60 80 80 60 60
橡胶硬度(JIS A) 64 64 64 64 64 64 64 64 64 64 64 64
基层橡胶
比率(％) 20 20 20 20 20 40 40 40 20 20 40 40
橡胶硬度(JIS A) 60 60 60 60 60 60 60 60 60 60 60 60
凸起部的数量 2 3 4 5 6 3 3 3 0 1 3 3
凸起部的高度(mm) 3 3 3 3 3 4 2 1.5 0 3 5 1
凸起部高度的比率(％) 37 37 37 37 37 49 24 18 0 37 61 12
高速耐久性
破裂速度·时间(km/h-min) 280-8 280-15 280-7 280-9 280-18 280-17 280-7 280-5 270-5 270-6 270-16 270-13
如表1中所示，在每一个实施例中，轮胎在280km/h的速度区域内破裂。在每一个对比实施例中，轮胎在270km/h的速度区域内破裂。因此，显然地，按照每一实施例的轮胎在高速耐久性方面更优良。

Claims (4)

1.一种充气轮胎，它包括轮胎面，该轮胎面具有设置在径向内侧上的基层和设置在径向外侧上的保护层，并在构成胎面表面的外周面上设置有凹槽，从而形成多个环形槽脊部，所述基层设置有多个环形凸起部，所述环形凸起部轴向排列，在径向方向凸起，且在圆周方向上延伸；多个环形凸起部设置在一个环形槽脊部中，
其特征在于，环形凸起部的高度h1设定为凹槽深度d1的15-50％；以及
基层的基底部的高度Δh设定为自凹槽的内底部起等于或小于1.6mm。
2.如权利要求1所述的充气轮胎，其特征在于，所述基层由苯乙烯-丁二烯橡胶构成。
3.如权利要求1所述的充气轮胎，其特征在于，所述基层的硬度设定为低于保护层的硬度，且JIS A硬度设定为55-65。
4.如权利要求1所述的充气轮胎，其特征在于，在一个环形槽脊部中设置2-5个环形凸起部。
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