CN1494489A - 充气轮胎 - Google Patents

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Abstract

一种充气轮胎，在轮胎的胎面(2a)上，从胎面端缘(E)隔开小距离(L)形成有沿轮胎周向延伸的用于防止偏磨耗的细槽(4)。至少细槽(4)的槽底面(4b)及其轮胎轴向外侧的外槽壁面(4o)由耐开裂性优异的耐开裂橡胶材料(Cg)构成的耐开裂层(9)形成。该耐开裂层(9)与槽底面(4b)直角相交的厚度(t1)为1～5mm，且与所述外槽壁面(4o)直角相交的厚度(t2)为1～6mm。

Description

充气轮胎
                                技术领域
本发明涉及一种可防止偏磨耗的充气轮胎。
                                背景技术
有一种充气轮胎的提案，该充气轮胎如图5所示，在轮胎的胎面a上，从胎面端缘E向轮胎轴向内侧，隔开小距离形成有沿轮胎周向延伸的用于防止偏磨耗的细槽b(例如日本国专利公开特开平6-183209号公报)。该细槽b将胎面端缘一侧的平正部d，划分为细槽b的作为轮胎轴向内侧的主部d1、及形成于该细槽b与锯齿面f之间的低刚性的细平正部d2。然后，通过使伴随行驶而产生的磨耗能集中于低刚性的细平正部d2，来抑制主部d1一侧偏磨耗的进行。
然而，这样的细平正部d2由于刚性小，因此在行驶中，轮胎轴向内、外反复产生较大的屈挠变形，并且，轮胎行驶在路缘石上和转弯时，与路面之间受到很大的剪切力。细槽b的槽底面等有可能比较早期地发生裂纹，以该裂纹为起点，龟裂深入橡胶内部，从而造成细平正部d2缺损。尤其是对于在载重大的条件下使用的重载用轮胎，在安装于拖车轴的轮胎上，由于转弯时产生很大的剪切力，会显著地易于发生缺损。并且，细平正部d2产生缺损后，则主部d1容易产生偏磨耗。
此处，为了防止这样的细平正部d2的缺损，可以考虑将细槽b的深度做小，提高所述细平正部d2的刚性，但用这种方法则难以使磨耗能集中于细平正部d2，偏磨耗的抑制效果降低。
本发明鉴于以上的问题，其目的在于，使用与胎面橡胶不同且由耐开裂性优异的耐开裂橡胶材料所组成的耐开裂层，形成细槽的槽底面及其轮胎轴向外侧的外槽壁面，且适当地限定其厚度，以此为基本，提供一种能防止如上所述的细平正部的缺损、长期地抑制偏磨耗的充气轮胎。
                               发明内容
本发明申请权利要求1所述的发明，是一种在胎面上、从胎面端缘向轮胎轴向内侧隔开小距离形成有沿轮胎周向延伸的用于防止偏磨耗的细槽的充气轮胎，其特征在于，由耐开裂性优异的耐开裂橡胶材料所组成的耐开裂层，形成至少所述细槽的槽底面及其轮胎轴向外侧的外槽壁面，同时该耐开裂层在槽底面的轮胎半径方向的厚度t1为1～5mm，且与所述外槽壁面直角相交的厚度t2为1～6mm。
又，权利要求2所述的发明的特征在于，所述细槽的轮胎轴向内侧的内槽壁面，也是以使用了所述耐开裂橡胶材料的耐开裂层形成，耐开裂层的剖面大致呈U字状，同时与该耐开裂层的所述内槽壁面直角相交的厚度t3为2mm以下。
又，权利要求3所述的发明的特征在于，所述耐开裂橡胶材料的拉伸强度为23～28MPa，且断裂时伸长率为550～620％。
又，权利要求4所述的发明的特征在于，所述耐开裂橡胶材料在100℃环境下放置72小时后的拉伸强度为22MPa以上，且断裂时伸长率为480％以上。
                               附图说明
图1是本实施形态的充气轮胎的局部剖面图。
图2是胎面的展开图。
图3是图1的局部放大图。
图4是显示本发明另一实施形态的局部放大截面图。
图5是例示以往的偏磨耗防止用细槽的局部截面图。
                             具体实施方式
以下对本发明的一实施形态根据附图进行说明。
图1显示本实施形态的充气轮胎1的局部剖面图，图2显示展开其胎面的展开图。
图中，充气轮胎1具有：由钢丝帘线构成的子午线结构的胎体6、及配置于该胎体6的外侧且胎面部2内部的、本例中具有由钢丝帘线构成的4层带束帘布层7A～7D的带束层7，例示了使用于例如卡车、公共汽车、小型卡车等的重载用的子午线轮胎。
充气轮胎1如图2所示，例示了在胎面2a上、本例中形成有沿轮胎周向连续延伸的多根纵向主槽3、及从胎面端缘E向轮胎轴向内侧、隔开小距离L沿轮胎周向延伸的用于防止偏磨耗的细槽4的例子。
所述纵向主槽3例如由形成于轮胎赤道C两侧的一对内纵向主槽3a、3a，及形成于其外侧的一对外纵向主槽3b、3b构成，都是例示了呈直线延伸的例子，但也可适当地屈曲成锯齿状、波状等而形成。从确保排水性的观点出发，该纵向主槽3的槽宽GW1以例如胎面宽度TW的2～8％程度为佳，5～8％程度为更佳。同样地，纵向主槽3的槽深GD1(如图1所示)以例如胎面宽度TW的3～10％程度为佳，5～10％程度为更佳。又，胎面宽度TW是胎面端缘E、E间轮胎轴向的距离。
本说明书中，在没有特别说明的场合，各部的尺寸指的是将轮胎组装于标准轮辋中且充填了标准内压的无负荷状态即、标准状态下的尺寸。“标准轮辋”指的是，在包括轮胎所依照的规格的标准体系中，该规格对每一种轮胎所规定的轮辋，例如、如果是JATMA，则是标准轮辋，如果是TRA，则是“Design Rim”，或者如果是ETRTO，则是“Measuring Rim”。又，“标准内压”指的是，在包括轮胎所依照的规格的标准体系中，各规格对每一种轮胎所规定的空气压，如果是JATMA，则是最高空气压，如果是TRA，则是表“TIRE LOAD LIMITS AT VARIOUS COLDINFLATION PRESSURES”中所记载的最大值，如果是ETRTO，则是“INFLATION PRESSURE”，但如果轮胎是轿车用的场合，则规定为180KPa。
通过设置所述纵向主槽3，胎面2划分为：形成于所述内纵向主槽3a、3a之间的内平正部5a；形成于内纵向主槽3a与外纵向主槽3b之间的中平正部5b；及形成于所述外纵向主槽3b与胎面端缘E之间的外平正部5c。又，本实施形态中，所述各平正部5a至5c例示了沿轮胎周向连续延伸的作为肋状物而形成的例子，但也可例如将一个以上平正部，通过形成横截该平正部的横向槽(图示省略)作为块状列而形成，除了可作为块状图形、肋状块状图形形成以外，也可采用花纹块状图形等。
所述细槽4如图3放大所示，具有：位于轮胎轴向外侧的外槽壁面4o；位于轮胎轴向外侧的内槽壁面4i；及将它们之间连接的槽底面4b。所述槽底面4b例示了截面呈圆弧状形成的例子。细槽4的所述外槽壁面4o从胎面端缘E，向轮胎轴向内侧隔开有一个小距离L，由此，外平正部5c划分为该细槽4的轮胎轴向内侧的主部5c1和形成于细槽4的轮胎轴向外侧、比所述主部5c1宽度小的细平正部5c2。这样的细平正部5c2与主部5c1相比，刚性低，在轮胎载重行驶中与路面之间产生大的滑动和变形，通过使磨耗能集中于自身，以防止在主部5c1产生偏磨耗。
所述细槽4的截面形状、宽度、深度等不作特别限定，但例如槽宽GW2应以所述纵向主槽3的槽宽GW1的20～25％为佳，以20～22％为更佳，槽深GD2应以所述纵向主槽3的槽深GD1的30～70％为佳，以35～60％为更佳。如果所述细槽4的槽宽GW2不足纵向主槽3的槽宽GW1的20％，或者所述细槽4的槽深GD2不足纵向主槽3的槽深GD1的30％，则细平正部5c2实质上与主部5c1成为一体变形，难以使磨耗能集中于该细平正部5c2，相反，如果所述细槽4的槽宽GW2大于纵向主槽3的槽宽GW1的25％，或者所述细槽4的槽深GD2大于纵向主槽3的槽深GD1的70％，则由于所述细平正部的缺损容易更早期地发生，故不佳。
又，所述小距离L应设定为3～10mm，更理想地应设定为5～7mm程度。如果该小距离L不足3mm，则细平正部5c2的刚性显著下降，具有早期发生缺损的倾向，相反，如果所述小距离L大于10mm，则细平正部5c2的刚性显著变大，难以使磨耗能集中于该细平正部5c2。
以往的充气轮胎中，由于该细槽4的槽表面由与配置于胎面部2的胎面橡胶Tg相同配方的橡胶材料形成，一般认为，对大的挠曲变形的耐开裂性能比较低，容易在细槽4的槽表面发生开裂，且该开裂继续进行会导致细平正部5c2的早期缺损。为此，本实施形态中，例示了由截面呈U字状的耐开裂层9，形成行驶中容易发生大的变形作用的所述细槽4的槽底面4b、外槽壁面4o、及内槽壁面4i的例子。
本例中，该耐开裂层9由与胎面橡胶Tg配方不同、且耐开裂性优异的耐开裂材料Cg形成。从而，即便在细平正部5c2产生较大变形的场合，也能够在细槽4的槽底面4b、槽壁面4o、4i处推迟发生开裂，进而能够长期抑制细平正部5c2的缺损。由此，能长期维持细平正部5c2作用下的偏磨耗防止效果。
此外，发明者们种种实验的结果判明：为了长期地抑制这样的细平正部5c2的缺损，仅仅形成耐开裂层9是不够的，必须适当地限定其各部的厚度。首先，耐开裂层9在槽底面4b的轮胎半径方向的厚度t1必须为1～5mm，更理想地应为2～4mm。如果所述厚度t1不足1mm，则由于耐开裂层9过薄，因而不能充分地缓和槽底面4b处的应变，不能抑制开裂的发生。相反，如果所述厚度t1大于5mm，则在沟底微小变形产生的小的应变的作用下，具有产生沟槽裂口(龟裂)的倾向。
又，细槽4的槽底面4b形成圆弧状时，应在该圆弧状部分的内侧确保所述厚度t1。
又，与耐开裂层9的外槽壁面4o呈直角相交的厚度t2必须为1～6mm，以2～5mm为更佳，以2～3mm为最佳。如果所述厚度t2不足1mm，则由于耐开裂层9过薄，因而缓和在外槽壁面4o处应变的效果变差，不能抑制开裂的发生，相反，如果大于6mm，则在细平正部5c2处的细槽4一侧，具有容易发生偏磨耗的倾向。
应在满足所述厚度t2为1mm以上的规定的同时，将胎面端缘E与外槽壁面4o之间的轮胎轴向的小距离L与所述耐开裂层9的外槽壁面4o直角相交的厚度t2之比(t2/L)设定为0.3以上。如果所述比(t2/L)不足0.3，则细平正部5c2具有易于缺损的倾向。
又，本例中，与耐开裂层9的内槽壁面4i直角相交的厚度t3设定为1～2mm。如果该厚度变大，则主部5c1由胎面橡胶Tg和耐开裂橡胶Cg构成的不同刚性的两种橡胶材料形成，因该刚性差，故容易在主部5c1产生偏磨耗。因此，耐开裂层形成内槽壁面4i的场合，应做成较小厚度、更具体地应为2mm以下。基于这样的观点，如图4所示，内槽壁面4i的部分也可不形成耐开裂层。
作为所述耐开裂橡胶Cg，例如由天然橡胶100％组成的橡胶聚合物为合适。又，作为添加于橡胶聚合物的各种配合剂，例如SAF等级的炭黑及/或二氧化硅等为合适。
作为这样的耐开裂橡胶Cg的一例，最好是采用拉伸强度应为23～28MPa、以25～28MPa为更理想、以27～28MPa为最理想且断裂时伸长率应为550～620％、以550～590％为更理想、以580～590％为最理想的橡胶材料所组成。由此，细平正部5c2即使在由轮胎的载重行驶中受到大的变形的场合，也能确实且长期地抑制缺损。又，橡胶材料的拉伸强度、断裂时伸长率都是按照日本工业标准JIS K6251的“硫化橡胶的拉伸实验方法”测定的数值。
如果耐开裂橡胶材料Cg的拉伸强度不足23MPa，则细平正部5c2在受到大的剪切力、曳力作用时，细槽4容易发生开裂，相反，如果耐开裂橡胶材料Cg的拉伸强度大于28MPa，则断裂时伸长率反而有可能降低。又，在使拉伸强度和断裂时伸长率共同增加时，则容易发热，具有在热疲劳作用下容易发生损伤的倾向，故不理想。这样的橡胶材料的拉伸长度可以根据橡胶配方中的例如炭黑、二氧化硅的种类及配合量等进行调节。
又，如果耐开裂橡胶材料Cg的断裂时伸长率不足580％，则细平正部5c2在受到大的剪切力、曳力作用时，容易在细槽4的槽表面发生开裂。这样的橡胶材料的断裂时伸长率与前述同样，可以根据橡胶配方中的例如炭黑、二氧化硅的种类及配合量等进行调节。
又，由于耐开裂橡胶材料Cg露出于大气中，因此，最好是采用即便受到紫外线和臭氧等、对所述耐开裂性能影响也不大的橡胶材料。因此，耐开裂橡胶材料Cg应该是在100℃环境下放置72小时后的拉伸强度为22MPa以上、且断裂时伸长率为480％以上的材料。有关此时的拉伸强度、断裂时伸长率，也是放置在前述环境下，然后按照所述JIS的试验标准执行。
如果耐开裂橡胶材料Cg在100℃环境下放置72小时后的拉伸强度不足22MPa、或断裂时伸长率不足480％，则具有槽底的开裂防止效果减少的倾向。有关此时的拉伸强度、断裂时伸长率，也是放置在前述环境下，然后按照所述JIS的试验标准执行。
以上，有关本发明的实施形态，以重载用子午线轮胎为例进行了说明，但本发明并不限定于此实施形态，不用说，当然也可以采用于例如轿车用轮胎等，此外，细槽也可由锯齿状、波状等非直线形槽形成等，本发明可以各种形态实施。
[实施例]
试作了轮胎尺寸为11R22.5的重载用子午线轮胎(实施例、比较例)，并进行了实车行驶试验。实车试验是将轮胎组装于7.50×22.5的轮辋中且充填800kPa内压，安装在装载有2DD的平车身10吨卡车的所有轮上，并按所定的行驶路径(90％高速公路、10％地面道路行驶)行驶40000km，每行驶10000km目视观察细槽的状况。又，纵向主槽的形状是对所有的轮胎做成一样，槽宽GW1统一为9mm，槽深GD1统一为14mm。轮胎的规格及试验结果等可详见表1。又，表2中示出耐开裂橡胶材料、胎面橡胶材料的配方例。
表1
    比较例     实施例1     实施例2     实施例3     实施例4
细槽 小距离L[mm]槽宽GW2[mm](GW2/GW1)[％]槽深GD2[mm](GD2/GD1)[％]                                                            7.02.02.18.05.7
耐开裂层 与槽底面直角相交的厚度t1[mm]与外槽壁面直角相交的厚度t2[mm]与内槽壁面直角相交的厚度t3[mm]     ---     3.02.50     0.50.50     3.06.03.0     3.02.50
拉伸强度(常温)[Mpa]断裂时伸长率(常温)[％]     --     27.7609     27.7609     27.7609     22.5543
拉伸强度(@100℃-72h)[Mpa]断裂时伸长率(@100℃-72h)[％]     --     23.4535     23.4535     23.4535     17.732.6
试验结果 行驶距离 10000km后的细槽的状况 槽底起皱 没有变化 没有变化 没有变化 槽底起皱
20000km后的细槽的状况 发生开裂 没有变化 没有变化 没有变化 发生开裂
30000km后的细槽的状况 细平正部的一部分缺损 没有变化 发生开裂 没有变化 细平正部的一部分缺损
40000km后的细槽的状况 细平正部的大半缺损 槽底无起皱、开裂 细平正部的一部分缺损 槽底无起皱、开裂 细平正部的大半缺损
偏磨耗状况 有偏磨耗 无偏磨耗 无偏磨耗 有偏磨耗 无偏磨耗
表2
     耐开裂橡胶材料的配方
    配方     重量份
    NR     100
    炭黑(SAF)     23
    炭黑(ISAF)     20
    炭黑(HAF)     13
    二氧化硅     13
     胎面橡胶的配方
    配方     重量份
    NR     80
    BR     20
    炭黑(ISAF)     49
试验的结果，实施例的轮胎在行驶约40000km后，在细槽的槽底面可以看到起皱，但开裂没有发生。另一方面，比较例的轮胎在行驶10000km后，在安装于后轮的轮胎的槽底面发生了开裂，又在行驶约20000km后，在安装于前轮的轮胎的细槽的槽底面也发生了开裂。
                              产业上的可利用性
如上所述，本发明的充气轮胎通过由耐开裂性优异的耐开裂材料构成的耐开裂层，形成偏磨耗防止用的细槽的槽底面及其轮胎轴向外侧的外槽壁面、且限定各部的厚度，可使因作用于槽底面、槽壁面的压缩、拉伸应变而开裂的发生推迟。由此，本发明可抑制在细槽与胎面端缘之间形成的细平正部的缺损，对长期维持偏磨耗防止效果起作用。

Claims (4)

1.一种充气轮胎，在胎面上，从胎面端缘向轮胎轴向内侧，隔开小距离形成有沿轮胎周向延伸的用于防止偏磨耗的细槽，其特征在于，
由耐开裂性优异的耐开裂橡胶材料所组成的耐开裂层，形成至少所述细槽的槽底面及其轮胎轴向外侧的外槽壁面，
同时，该耐开裂层在槽底面的轮胎半径方向的厚度(t1)为1～5mm，且与所述外槽壁面直角相交的厚度(t2)为1～6mm。
2.如权利要求1所述的充气轮胎，其特征在于，所述细槽的轮胎轴向内侧的内槽壁面，也由使用了所述耐开裂橡胶材料的耐开裂层形成，耐开裂层的截面大致呈U字状，
同时，与该耐开裂层的所述内槽壁面直角相交的厚度(t3)为2mm以下。
3.如权利要求1或2所述的充气轮胎，其特征在于，所述耐开裂橡胶材料的拉伸强度为23～28MPa，且断裂时伸长率为550～620％。
4.如权利要求3所述的充气轮胎，其特征在于，所述耐开裂橡胶材料在100℃环境下放置72小时后的拉伸强度为22MPa以上，且断裂时伸长率为480％以上。
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