CN1805862A - 充气轮胎 - Google Patents

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Abstract

一种可以降低滚动阻力，同时提高操控稳定性和耐久性的充气轮胎。该充气轮胎是在轮胎胎侧部的内部具备从胎圈部沿着轮胎胎侧部延长的加强橡胶层的充气轮胎，其中，构成上述加强橡胶层的橡胶组成物在60℃下测定的损耗正切(tanδ)为0.01～0.25，在23℃下测定的JIS－A硬度为70～95，在23℃下测定的拉伸实验的断裂延伸率为200％或其以上。

Description

充气轮胎
技术领域
本发明涉及具备从胎圈部沿着轮胎胎侧部延长的高硬度的加强橡胶层的充气轮胎，更详细地说涉及降低滚动阻力，同时实现操控稳定性和耐久性的改善的充气轮胎。
背景技术
在充气轮胎中，为了提高外胎刚性，发挥操控稳定性，通常进行在轮胎胎侧部的内部埋设从胎圈部沿着轮胎胎侧部延长的高硬度的加强橡胶层。然而，在为了使轮胎轻量化而减薄轮胎胎侧部时，加强橡胶层也不得不减薄，其结果，轮胎的刚性也降低。为了补救，必须将加强橡胶层配置到更高的位置，并提出了各种与其相关的技术(例如，参照专利文献1～5)。
专利文献1：日本国特开平8-318713号公报
专利文献2：日本国特开平8-318714号公报
专利文献3：日本国特开平9-300923号公报
专利文献4：日本国特开平11-28916号公报
专利文献5：日本国特开2001-71715号公报
但是，由于从轮胎最大宽度位置到胎肩部的部位的轮胎行驶时的变形量较大，因此如果在加强橡胶层中继续使用以往以来所一直使用的高硬度橡胶，则会有这样的问题，即由于断裂延伸率较小，因此轮胎的耐久性低下，或者由于滞后损失较大，因此滚动阻力恶化。
发明内容
本发明的目的在于提供可以降低滚动阻力，同时提高操控稳定性和耐久性的充气轮胎。
为达成上述目的的本发明的充气轮胎，其是在轮胎胎侧部的内部具备从胎圈部沿着轮胎胎侧部延长的加强橡胶层的充气轮胎，其特征在于，构成上述加强橡胶层的橡胶组成物在60℃下测定的损耗正切(tanδ)为0.01～0.25，在23℃下测定的JIS-A硬度为70～95，在23℃下测定的拉伸实验的断裂延伸率为200％或其以上。
通过这样地规定从胎圈部沿着轮胎胎侧部延长的加强橡胶层的物理性能，即使在为了轻量化而减薄轮胎胎侧部的时候，也可以降低滚动阻力，同时提高操控稳定性和耐久性。
在本发明中，为了充分确保轮胎的外胎刚性，加强橡胶层优选为从胎圈部沿着轮胎胎侧部跨过轮胎最大宽度位置向轮胎胎肩部延长的部件。另外，为了呈现上述物理性能，构成加强橡胶层的橡胶组成物优选为这样的橡胶组成物，即以橡胶的重量为100，配合了20～120重量的二氧化硅与0～60重量的炭黑。
附图说明
图1是表示由本发明的实施方式构成的充气轮胎的子午线半剖面图。
具体实施方式
下面，参照附图对本发明的构成进行详细说明。
图1表示由本发明的实施方式构成的充气轮胎，1为轮胎胎面部，2为轮胎胎侧部，3为胎圈部。在左右一对胎圈部3、3间装架有帘布层4，在胎圈芯5的周围，该帘布层4的端部从轮胎内侧向外侧折叠。在轮胎胎面部1的帘布层4的外周侧埋设有多个带束层6、6。这些带束层6、6的帘线相对于轮胎圆周方向倾斜，且在层间帘线以互相交叉的方式配置。
在轮胎胎侧部2的内部，埋设有从胎圈部3沿着轮胎胎侧部2延长的高硬度的加强橡胶层7。该加强橡胶层7从胎圈部3沿着轮胎胎侧部2跨过轮胎最大宽度位置向轮胎胎肩侧延长。在轮胎子午线剖面，加强橡胶层7的胎圈附近的下端部分形成大致三角形，加强橡胶层7的胎肩部附近的上端部分具有比大致三角形的下端部分薄的均匀的厚度。即，加强橡胶层7是加强轮胎胎侧部2，同时可以薄壁化的部件。
构成上述加强橡胶层7的橡胶组成物在60℃下测定的损耗正切(tanδ)为0.01～0.25，在23℃下测定的JIS-A硬度为70～95，在23℃下测定的拉伸实验的断裂延伸率为200％或其以上。
呈现这样的物理性能的橡胶组成物，可以使用这样的橡胶组成物，即以橡胶的重量为100，配合了20～120重量的二氧化硅与0～60重量的炭黑。如果二氧化硅的配合量超出上述范围，则难以得到上述物理性能。在同时使用炭黑的情况下，如果其配合量超过60重量，则难以得到上述物理性能。
作为二氧化硅，可以列举例如干式法白炭、湿式法白炭、胶体二氧化硅以及沉淀二氧化硅等。这些二氧化硅可以单独或组合2种或其以上来使用。
作为基体橡胶，可以列举例如天然橡胶(NR)或苯乙烯-丁二烯共聚物橡胶(SBR)等。这些橡胶可以单独或组合2种或其以上来使用。而且，在这些橡胶组成物中，除了二氧化硅和炭黑以外，还可以添加通常所使用的配合剂。作为配合剂，可以列举例如加工处理油、硫化剂、硫化促进剂、老化防止剂、可塑剂等。
由于如上述那样所构成的充气轮胎在轮胎胎侧部2的内部具备从胎圈部3沿着轮胎胎侧部2跨过轮胎最大宽度位置向胎肩侧延长的高硬度的加强橡胶层7，因此即使在为了轻量化而减薄轮胎胎侧部2的情况下，轮胎的外胎刚性也很高，操控稳定性也很优异。
另外，即使在加强橡胶层7越过轮胎最大宽度位置而向胎肩侧延长的构造中，由于在该加强橡胶层7中使用了损耗正切较低的橡胶组成物，因此可以降低轮胎的滚动阻力。进而，由于构成加强橡胶层7的橡胶组成物的断裂延伸率较大，因此轮胎的耐久性也可以充分地满足。
在这里，对于构成加强橡胶层7的橡胶组成物，将60℃时的损耗正切(tanδ)设为0.01～0.25，这是因为要将损耗正切设为不到0.01在技术上比较困难，另外如果损耗正切超过0.25，滚动阻力就会增加。更优选的范围为0.07～0.25。另外，损耗正切(tanδ)是使用粘弹性光谱仪(东洋精机制作所制)，在频率20Hz、初期变形10％、动态应变±2％的条件下测定的。
另外，对于构成加强橡胶层7的橡胶组成物，将23℃下的JIS-A硬度设为70～95，这是因为如果JIS-A硬度不到70，则由于轮胎的外胎刚性的不足，操控稳定性的提高效果就会不充分；相反，如果超过95，则会使乘车舒适度和耐久性恶化。
进而，对于构成加强橡胶层7的橡胶组成物，将23℃下的由拉伸实验测出的断裂延伸率设为200％或其以上，这是由于如果断裂延伸率不足200％，轮胎的耐久性就会不充分。该断裂延伸率的上限值虽没有特别限制，但实际上一般为350％左右。另外，断裂延伸率是根据JIS K6251所测定的。
在上述的实施方式中，虽然埋设在轮胎胎侧部的加强橡胶层的胎圈附近的部分制成大致三角形，胎肩附近的部分制成薄片状，而且将它们制成连续地延长的构造，但是在本发明中，加强橡胶层的剖面形状没有特别限定。另外，也可以将加强橡胶层的胎圈附近的部分与胎肩附近的部分分离，将胎圈附近的部分包入帘布层的翻卷部的内侧，而将胎肩附近的部分配置在帘布层的翻卷部的外侧。
上面，对本发明的优选实施方式进行了详细说明，但应该理解为只要在不脱离权利要求所规定的本发明的精神及范围的情况下，可以对其进行各种变更、代用以及置换。
下面，对实际制造充气轮胎而进行的实验结果进行说明。首先，作为沿口填胶用的橡胶组成物，准备了由下述表1的配合比构成的橡胶组成物A～I。而且，这些橡胶组成物A～I是这样的物质，即使用密闭式バンバリ一混合器，将橡胶和炭黑等配合剂混合5分钟的时间，然后用无盖滚筒(open roll)混合硫化促进剂和硫黄。
[表1]
                                                                     表1
                                            橡胶组成物
A B C D E F G H I
  天然雏橡胶     *1   70   70   70   70   70   70   70   70   70
  SBR            *2   30   30   30   30   30   30   30   30   30
炭黑           *3 90 60 50 70 55 40 50 60 -
  二氧化硅       *4   -   -   40   25   10   65   45   35   95
  硅烷粘接剂     *5   -   -   4   2   1   6   4   3   9
  氧化锌         *6   7   7   7   7   7   7   7   7   7
  甘油三酯酸     *7   2   2   2   2   2   2   2   2   2
老化防止剂     *8 1 1 1 1 1 1 1 1 1
  硫化促进剂     *9   1.5   1.5   1.5   1.5   1.5   1.5   1.5   1.5   1.5
  硫黄           *10   7   7   7   5   7   5   5   5   5
  损耗正切tanδ(@60℃)   0.3   0.2   0.2   0.27   0.19   0.2   0.21   0.24   0.15
  硬度Hs       (@23℃)   85   68   85   85   70   95   85   86   85
  断裂延伸率Eb (@23℃)   180   250   190   210   208   200   203   213   220
表中，*1：RSS#3
      *2：Nipol 1502，日本ゼオン(株)制
      *3：DIA-HA，三菱化学(株)制
      *4：Nipsil AQ，日本シリカ工业制
      *5：Si-69，デグツサ制
      *6：氧化锌3号，正同化学工业(株)制
      *7：日本油脂(株)制
*8：SANTOFLEX 6PPD，FLEXSIS制
*9：促进剂(ノクセラ一)CZ，大内新兴化学(株)制
*10：(株)轻井泽精炼所制
然后，制造这样的充气轮胎，即轮胎尺寸为205/65R15，除使用各不相同的沿口填胶作为埋设在轮胎胎侧部的加强橡胶层以外，具有相同构造。以往例是将填料高度设为通常的高度(从胎圈芯的上端开始，在轮胎径向上45mm)的轮胎。比较例1～4及实施例1～5是这样的轮胎，即将填料高度设置得比通常的高(从胎圈芯的上端开始，在轮胎径向上80mm)，使填料橡胶各不相同。
对于这些实验轮胎，通过下述的方法评价滚动阻力、耐久性和外胎刚性，将其结果表示在表2中。
滚动阻力：
将各实验轮胎安装在轮辋尺寸15×61/2jj的车轮上，使用鼓(drum)式轮胎实验机，在空气压力190kPa、速度80km/h、载荷4.6kN的条件下测定滚动阻力。评价结果用将以往例作为100的指数来表示。该指数越大，意味着滚动阻力越大。
耐久性：
将各实验轮胎安装在轮辋尺寸15×61/2jj的车轮上，使用鼓(drum)式轮胎实验机，在空气压力190kPa、速度80km/h的条件下，从最大载荷的88％开始，每步增加13％，测定直到轮胎破坏为止的行驶距离。这里，在到达最大载荷的140％之前2小时为1步，在到达最大载荷的140％之后4小时为1步。评价结果用将以往例作为100的指数来表示。该指数越大，意味着耐久性越优异。
外胎刚性：
测定各实验轮胎的横向弹簧常数。评价结果用将以往例作为100的指数来表示。该指数越大，意味着外胎刚性越高，操控稳定性越优异。
[表2]
                                                              表2
  以往例   比较例1   比较例2   比较例3   比较例4   实施例1   实施例2   实施例3   实施例4   实施例5
  填料高度   高填料   高填料   高填料   高填料   高填料   高填料   高填料   高填料   高填料   高填料
  填料橡胶   A   A   B   C   D   E   F   G   H   I
  滚动阻力   100   125   95   94   103   93   92   94   100   90
  耐久性   100   90   105   95   105   104   101   102   105   108
  外胎刚性   100   110   105   115   115   110   130   115   115   115
如从该表2可知那样，虽然通过将沿口填胶设置得比以往例高，比较例1的外胎刚性有所增大，但是滚动阻力也增大，耐久性有所降低。由于构成沿口填胶的橡胶组成物的硬度不充分，因此比较例2的外胎刚性的增大效果不充分。由于构成沿口填胶的橡胶组成物的断裂延伸率不充分，因此比较例3的耐久性低下。由于构成沿口填胶的橡胶组成物的损耗正切较高，因此比较例4的滚动阻力有所增加。
与此相对，由于实施例1～5的构成沿口填胶的橡胶组成物都具有规定的物理性能，因此可以降低滚动阻力，同时增大外胎刚性，提高耐久性。
工业应用前景
本发明可以有效应用于轮胎制造业，以及汽车制造业中。

Claims (4)

1.一种充气轮胎，其是在轮胎胎侧部的内部具备从胎圈部沿着轮胎胎侧部延长的加强橡胶层的充气轮胎，其中，构成上述加强橡胶层的橡胶组成物在60℃下测定的损耗正切(tanδ)为0.01～0.25，在23℃下测定的JIS-A硬度为70～95，在23℃下测定的拉伸实验的断裂延伸率为200％或其以上。
2.如权利要求1所述的充气轮胎，其中，上述加强橡胶层从胎圈部沿着轮胎胎侧部跨过轮胎最大宽度位置向轮胎胎肩部延长。
3.如权利要求1所述的充气轮胎，其中，构成上述加强橡胶层的橡胶组成物为这样的橡胶组成物，即以橡胶的重量为100，配合了20～120重量的二氧化硅与0～60重量的炭黑。
4.如权利要求2所述的充气轮胎，其中，构成上述加强橡胶层的橡胶组成物为这样的橡胶组成物，即以橡胶的重量为100，配合了20～120重量的二氧化硅与0～60重量的炭黑。
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