CN1990278A - 载重轮胎 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种载重轮胎，其包括由在胎体(6)径向外侧的至少三个带束帘布层构成的带束层(7)。设置在径向最内侧上的第一带束帘布层(7A)的带束层帘线以相对轮胎赤道(C)成45度到55度的角度倾斜。设置在第一带束帘布层径向外侧上的第二、第三带束帘布层(7B、7C)的带束层帘线以相对轮胎赤道(C)成16度到22度的角度向相互反向的方向倾斜。第三带束帘布层(7C)宽度(BW3)小于第二带束帘布层(7B)宽度且是胎面触地宽度(TW)的77％到95％。第一带束帘布层(7A)宽度(BW1)比所述第三带束帘布层(7C)宽度(BW3)小20mm到35mm。第一带束帘布层(7A)与胎体帘布层(6A)沿轮胎径向方向的帘线间距离(S)为0.8mm到1.2mm。

Description

载重轮胎
技术领域
本发明涉及一种采用钢帘线用于其胎体和带束层的载重轮胎，尤其涉及一种能够实现降低成本而不损害耐久性的载重轮胎。
背景技术
用于诸如卡车以及公共汽车等的重型车辆的载重轮胎通过胎体和带束层加强，其中，胎体由排列有钢帘线的胎体帘布层制成，带束层由三片或四片排列有钢帘线的带束帘布层构成并设置在胎体外侧(例如，参见日本的PCT专利申请公开文献2003-35413号)。
本发明的发明人已经对这样的载重轮胎的带束层的各个帘布层的功能进行了研究。
图5示出了载重轮胎的胎面部的局部剖视图。
首先，从轮胎径向最内侧依次定义带束层(b)的各个带束帘布层为第一、第二、第三和第四带束帘布层(b1、b2、b3和b4)，此时，第二和第三带束帘布层(b2、b3)大体呈现带束层(b)的基本功能，即，环箍紧固胎体(c)并使胎面部具有高的刚性。为此目的，第二和第三带束帘布层(b2、b3)设置成其带束层帘线相对轮胎赤道成小角度且各帘布层之间带束层帘线相互交叉。但是，当第二和第三带束帘布层(b2、b3)的相应边缘(b2e、b3e)依次排列时，在该位置将产生明显的刚性台阶，从而，第三带束帘布层(b3)通常形成为具有比第二带束帘布层(b2)小的宽度。以此设置，将在边缘(b2e和b3e)之间形成大约5mm的台阶。
接下来，第一带束帘布层b1考虑为具有减轻第二带束帘布层(b2)和胎体帘布层(c1)之间产生的变形的重要作用。但是，类似于第三带束帘布层(b3)，当第一带束帘布层(b1)的边缘b1e与第二带束帘布层(b2)相排列时，将产生刚性台阶。因此，通常的实践中采用如下类型的轮胎，即，第一带束帘布层(b1)形成为具有与第三带束帘布层(b3)大致相同的宽度。
但是，为了实现轮胎进一步降低成本，通过例如减小带束帘布层的宽度来减少钢帘线的用量是有效的。如上所述，第二和第三带束帘布层(b2、b3)的宽度的减小将损害带束层(b)的基本功能。更具体地，由于这样的减小会导致胎面部的刚性劣化而由此降低轮胎的基本耐久性而不能采用此方法。此外，简单地减小第一带束帘布层(b1)的宽度会导致在第二带束层(b2)和胎体帘布层(c1)之间的变形减轻性能劣化。并依次地导致耐久性劣化。
发明内容
根据这样的问题已经作出了本发明，本发明的目的在于提供一种载重轮胎，其基于以第一带束帘布层形成为具有小于传统情况的宽度且第一带束帘布层与胎体帘布层之间的帘线间距离得以增加的结构，能够实现成本降低而不损害耐久性。
根据本发明的一个方面，提供一种载重轮胎，其包括：胎体，其从胎面部延伸经过整个胎侧部达至胎圈部的胎圈芯；以及带束层，其设置在胎体沿着轮胎径向的外侧、胎面部的内侧，
其中，所述胎体由单胎体帘布层构成，在所述单胎体帘布层中由钢帘线制成的胎体帘线沿径向方向排列，
其中，所述带束层由至少三个带束帘布层构成，在所述至少三个带束帘布层中排列有由钢帘线制成的带束层帘线，
所述至少三个带束帘布层包括：
第一带束帘布层，其设置在径向最内侧上且其带束层帘线以相对轮胎赤道成45度到55度的角度(θ1)倾斜，
第二带束帘布层，其设置在第一带束帘布层径向外侧上且其带束层帘线以相对轮胎赤道成16度到22度的角度(θ2)倾斜，以及
第三带束帘布层，其设置在第二带束帘布层径向外侧上且其带束层帘线以相对轮胎赤道成16度到22度的角度(θ3)倾斜并且其沿与第二带束层的带束层帘线的方向相反的方向倾斜，
其中，所述第三带束帘布层的宽度(BW3)对应于胎面触地宽度(TW)的77％到95％，
所述第二带束帘布层的宽度(BW2)大于所述第三带束帘布层的宽度(BW3)，并且
所述第一带束帘布层的宽度(BW1)比所述第三带束帘布层的宽度(BW3)小20mm到35mm，且
其中，在轮胎赤道上的所述第一带束帘布层与所述胎体帘布层之间沿轮胎径向方向的帘线间距离(S)为0.8到1.2mm。
复弹性模量为通过在温度70℃、频率10HZ、动态应变±2％的条件下使用粘弹性分光计测量尺寸为4mm宽×30mm长×1.5mm厚的条带状试样而获得的值。
除非另行指明，在本说明书中认为轮胎各个部件的尺寸是在轮胎常规内压情况下规定的值。常规内压状况是轮胎组装到常规轮辋、充气到常规内压、处于无载荷条件下的状况。术语“常规轮辋”指根据包括轮胎所基于的标准的标准化系统对每种轮胎所限定的轮辋，且其限定为根据JATMA的常规轮辋，根据TRA的“设计轮辋(design rim)”以及根据ETRTO的“测量轮辋(measuring rim)”。“常规内压”指根据其标准化系统对每种轮胎所限定的空气压力，其限定为根据JATMA的最大空气压力，根据TRA的“各种冷充气压力下的轮胎载荷极限(tire load limits at various cold inflation pressures)”表中所述的最大值，以及根据ETRTO的“充气压力(inflation pressure)”。
如上所述，本发明设置为第一带束帘布层的宽度形成为小于第三带束帘布层宽度的20mm到35mm。因此，减少了带束层中带束层帘线的用量，从而可实现成本降低。在轮胎赤道上的第一带束帘布层与胎体帘布层之间的帘线间距离形成为大于通常情况，即0.8到1.2mm。第二带束帘布层与胎体帘布层之间的变形减轻能力将通过介于帘线之间的橡胶得以保持，从而能够抑制耐久性的劣化。
附图说明
图1为根据本发明的一个实施方式的轮胎的剖视图；
图2为其胎面部的局部放大视图；
图3为示出带束层帘线的排列的带束层分解视图；
图4为沿图2中的A-A线的局部剖视图；以及
图5为传统载重轮胎的胎面部的局部剖视图。
具体实施方式
现在根据附图说明本发明的一个实施方式。
图1为常规内压状况下的载重轮胎1的剖视图。
如图1所示，载重轮胎1包括环面形的胎体6和带束层7，胎体6从胎面部2延伸经过整个胎侧部3达至胎圈部4，带束层7设置在胎体6的径向外侧、胎面部2的内侧。本实施方式图示说明了载重轮胎1是无内胎轮胎的情况。
胎体6由排列有钢帘线制成的胎体帘线6C的单胎体帘布层6A构成。如图4所示，胎体帘布层6A由帘线层构成，其中胎体帘线6C的排列体部的两面都涂敷有顶覆橡胶6T。
胎体帘布层6A设置为胎体帘线沿径向排列，即，以相对于轮胎赤道C成75度到90度，更优选地为80度到90度的角度排列。胎体帘布层6A包括呈环面形形状桥接在胎圈芯5、5之间的帘布层主体部6a以及从帘布层主体部6a连续且从轮胎轴向内侧向外侧绕胎圈芯5卷起的卷起部6b。在帘布层主体部6a与卷起部6b之间设置胎圈三角胶芯橡胶8，该胎圈三角胶芯橡胶具有从胎圈芯5沿着轮胎径向方向向外延伸的三角形截面。胎圈三角胶芯橡胶8由比顶覆橡胶6T硬的橡胶形成。
带束层7由至少三片(在本实施方式中使用了四片)构成，其中排列有由钢帘线制成的带束层帘线。钢帘线的帘线布置以及帘线的排列密度未具体限制，可根据通常的实践适当限定。但是，优选地使用例如1×5×0.38等的钢帘线，且理想地，排列密度为18到27(根帘线/5cm)。
图2示出了胎面部的放大截面，而图3示出了以平面形式分解的带束层7的视图。如图2和图3清楚地显示，本实施例的带束层7由从径向内侧到径向外侧依次设置的第一到第四带束帘布层7A到7D形成。根据需要可省去第四带束帘布层7D。在设置在径向最内侧上的第一带束帘布层7A中，带束层帘线20以相对轮胎赤道C成45度到55度的角度θ1排列。在第二带束帘布层7B中，带束层帘线20以相对轮胎赤道C成16度到22度的角度θ2排列。在第三带束帘布层7C中，带束层帘线20以相对轮胎赤道C成16度到22度的角度θ3，并且还沿与第二带束帘布层7B的带束层帘线20的方向相反的方向排列。在此方面，未对第四带束帘布层7D具体限制，本实施方式图示说明了带束层帘线20以相对轮胎赤道C成16度到22度的角度θ4排列的情况。带束帘布层7A到7D中每一个都设置成使得它们的宽度中心大致位于轮胎赤道C上。
在本实施方式中，相对轮胎赤道C的各个角度θ1、θ2、θ3和θ4的倾斜方向依次变化。更具体地，在图3中，角度θ1的倾斜方向从底部左侧向顶部右侧倾斜，而角度θ2的倾斜方向从顶部左侧向底部右侧倾斜，角度θ3的倾斜方向从底部左侧向顶部右侧倾斜，而角度θ4的倾斜方向从顶部左侧向底部右侧倾斜。以此方式，带束层帘线20重叠以在邻接的带束帘布层之间相互交叉。但是，本发明并不限于这样的实施方式。
为了充分发挥第二带束帘布层7B和胎体帘布层6A之间的变形减轻性能，对第一带束帘布层7A的角度θ1进行限定。更具体而言，当角度θ1小于45度时，帘布层宽度方向上的变形减轻性能易于劣化，而当其超过55度时，轮胎周向方向的变形减轻性能易于劣化。考虑到该情况，理想地，角度θ1不小于48度且不大于52度。
第二和第三带束帘布层7B、7C的角度θ2和θ3用于通过环箍紧固胎面部2的胎体6而增加刚性并确保耐久性和操纵稳定性。当角度θ2和θ3小于16度时，将不可能在进行转弯运动等时呈现充分的轮胎偏转刚度，而当它们超过22度时，对胎面部2的环箍紧固效应趋于劣化。考虑此情况，角度θ2和θ3优选地不小于18度且不大于20度。
在带束层7的各帘布层中，第二带束帘布层7B的沿着轮胎轴向方向的宽度BW2最大。而第三带束帘布层7C的沿着轮胎轴向的宽度BW3小于第二帘布层7B的宽度BW2，该宽度BW3设定为在胎面触地宽度TW的77％到95％的范围内。以此设置，将在各帘布层边缘沿着轮胎轴向方向偏置的第二带束帘布层7B与第三带束帘布层7C之间的相应端部处形成台阶R，可抑制诸如帘布层边缘分离等破坏。为此原因，宽度BW2与宽度BW3的差(BW2-BW3)优选地为10mm到20mm。
此外，第三带束帘布层7C具有足够大的宽度BW3，其对应于胎面触地宽度TW的77％到95％(当然，第二带束帘布层2的宽度BW2大于此)。因此，帘布层7B和7C能够在胎面部2的整个宽度范围上充分地环箍紧固胎体，进而胎面部2的刚性得以有效地增加。
在此，当第三带束帘布层7C的宽度BW3小于胎面触地宽度TW的77％时，胎面部的刚性减小而使得轮胎的基本耐久性易于劣化且操纵稳定性以及耐磨损性能类似地劣化。另一方面，当第三带束帘布层7C的宽度BW3超过胎面触地宽度TW的95％时，带束帘布层7B或7C的边缘靠近变形集中的胎肩表面B，进而易于发生帘布层边缘松弛。由于此情况，第三带束帘布层7C的宽度BW3的下限优选地不小于胎面触地宽度TW的80％，而其上限优选地不超过90％。
在此，术语“胎面触地宽度”限定为当在常规内压状况下向轮胎施加常规载荷且使胎面部2以0度的外倾角依靠在平坦表面上时的胎面部2的轴向最外侧触地端2e、2e之间的轴向距离。
此外，术语“常规载荷”指根据其标准化系统对每种轮胎所限定的载荷，且限定为根据JAMTA的最大载荷能力，根据TRA的“各种冷充气压力下的轮胎载荷极限(tire load limits at various coldinflation pressures)”表中所述的最大值，以及根据ETRTO的“载荷能力(load capacity)”。
第一带束帘布层7A沿着轮胎轴向方向的宽度BW1形成为比图3的第三带束帘布层7C的宽度BW3小20mm到35mm，且如图4所示，第一带束帘布层7A与胎体帘布层6A之间的帘线间距离S设定为0.8mm到1.2mm。帘线间距离S为在轮胎赤道C上测量的第一带束帘布层7A的帘线10与胎体帘布层6A的胎体帘线6C之间的径向距离，且认为是沿轮胎周向方向以等间隔彼此分离的三个位置上测量出的值的平均数。在此方面，传统的帘线间距离S大约为0.5mm。
经过进行各种试验，本发明的发明人已经发现：通过减小第一带束帘布层7A的宽度BW1，第二带束帘布层7B与胎体帘布层7A之间的变形减轻能力劣化，从而轮胎的基本耐久性劣化。但是，已经公知，当第一带束帘布层7A和胎体帘布层6A之间的帘线间距离S相应地增加时，介于其间的橡胶将增加两个构件之间的粘附阻力，进而确保变形减轻能力使得可防止耐久性的劣化。由此，通过由于减少本发明载重轮胎1中的带束层的帘布层宽度而减少钢帘线的用量，可实现成本降低而不会损害耐久性。
在此方面，当第三带束帘布层7C的宽度BW3与第一带束帘布层7A的宽度BW1之间的差(BW3-BW1)小于20mm时，不足以预计实现成本降低的效果。另一方面，当其超过35mm时，即使增加帘线间距离S，轮胎的耐久性也趋于劣化。
此外，当帘线间距离S小于0.8mm时，第二带束帘布层7B与胎体帘布层6A之间的变形减轻能力在第一带束帘布层7A的宽度BW1减小时不能充分发挥，从而使得轮胎的耐久性劣化。另一方面，当帘线间距离S超过1.2mm时，将引起轮胎偏转刚度不足以及其他缺陷，而使得操纵稳定性劣化。因此，不能采用这些上述情形。
可使用各种方法来可靠地确保上述帘线间距离S。例如，通过设定涂敷第一带束帘布层7A的带束层帘线20的顶覆橡胶7T的厚度和/或涂敷胎体帘布层6A的胎体帘线6C的顶覆橡胶6T的厚度，能够容易地实现上述帘线间距离S。
在另一实施方式中，如图1和4所示，理想地，设置与第一带束帘布层7A和胎体帘布层6A之间的顶覆橡胶6T、7T的成分不同的绝缘橡胶10。绝缘橡胶10具有均匀的厚度并通过将包括绝缘橡胶的薄橡胶片粘附到胎体帘布层6A的外侧而容易地形成。
在此，当绝缘橡胶10的复弹性模量过小时，操纵稳定性趋于劣化，而变形减轻能力得以改善；另一方面，当复弹性模量过大时，变形减轻能力会被劣化，而操纵稳定性能够得以改善。考虑到此情况，绝缘橡胶10的复弹性模量的下限优选地不小于6.0Mpa、更优选地不小于7.0Mpa、再更优选地不小于7.5Mpa，而关于变形减轻能力，复弹性模量的上限优选地不大于9.0Mpa、更优选地不大于8.5Mpa。
此外，如图2所示，本实施方式的绝缘橡胶10在接触胎体帘布层6A的外表面时延伸到轮胎轴向两侧中。在本实施方式中，绝缘橡胶10的两个侧边缘10e、10e设置为比缓冲层橡胶11的轴向外边缘11e1在轮胎轴向方向上更靠外。换句话说，具有大致三角形截面且填充在带束层7与胎体6之间的缓冲层橡胶11也通过绝缘橡胶10粘附到胎体6。因此，绝缘橡胶10能够吸收缓冲层橡胶11与胎体6之间的变形，进而两个构件之间的剥离得以抑制，因而展现高耐久性。
在此方面，缓冲层橡胶11为填充在带束层7的轴向外端部与胎体6之间的橡胶件，其适于胎体6的胎肩侧上维持弯曲形状，且每个都呈现大致三角形截面，该大致三角形截面在第二带束帘布层7B的外端位置处具有最大厚度，从最大厚度位置沿轮胎轴向方向向内和向外厚度减小。缓冲层橡胶11的轮胎轴向内边缘11e2在第一带束帘布层7A与轮胎赤道C之间的区域中终止。由此，在缓冲层橡胶11的轴向内端11e2与轮胎赤道C之间的区域中，帘线间距离S大致均匀地处在0.8到1.2mm范围内。本实施方式说明了缓冲层橡胶11的复弹性模量大于绝缘橡胶10的复弹性模量的情况。但是，也可将缓冲层橡胶11的复弹性模量与绝缘橡胶10的复弹性模量设定成是相同的，或反之将缓冲层橡胶11的复弹性模量设定成小于绝缘橡胶10的复弹性模量。
本实施方式的带束层7包括第四带束帘布层7D。带束帘布层7D主要用于改进耐切割性能和耐损伤性能以及减轻胎面橡胶与第三带束帘布层7C之间的变形。理想地，第四带束帘布层7D的宽度BW4形成为是对应于例如触地宽度TW的30％到45％的小的宽度。为了降低成本以及获得重量轻的结构，可省去第四带束帘布层7D。
尽管目前已经解释了本发明的一种实施方式，但是可将其修改为多种形式而实施本发明。
实施例
根据表1的规格试制具有图1的基本结构的载重轮胎(尺寸11R22.5)，测量它们的耐久性和破坏能。在此方面，为了确保帘线间距离S，采用复弹性模量为8.0Mpa的绝缘橡胶。
测试方法如下。
【耐久性】
使各个样品轮胎在具有鼓直径为1.7m的鼓式测试机上运行，测量直到引起破坏的运行时间。以比较例1的运行时间定义为100的指数进行评估。值越大，越有利。
轮辋：8.25×22.5
内压：700kPa
载荷：32.06kN
速度：30km/H
【破坏能】
该测试用于测试轮胎强度。将每个样品轮胎组装到轮辋(8.25×22.5)并充以700kPa的内压，且按照JIS D4230进行柱塞破坏测试。此时，断裂能以指数表示，比较例的指数定义为100。值越大，越有利。在此方面，使用新轮胎以及旧轮胎两者进行测试。旧轮胎在下述条件下在鼓直径为1.7m的鼓式测试机上运行70,000km。
内压：700kPa
载荷：26.72kN
速度：30km/H
测试结果等示于表1。
表1
  比较例1   比较例2   比较例3   比较例4   比较例5   比较例6
  胎面触地宽度TW       [mm]   220
  第四带束帘布层宽度BW4[mm]   38   38   38   38   38   38
  第三带束帘布层宽度BW3[mm]   176   166   176   176   162   176
  第二带束帘布层宽度BW2[mm]   196   186   196   196   182   196
  第一带束帘布层宽度BW1[mm]   172   146   156   172   158   154
  比(BW3/TW)           [％]   80.0   75.5   80.0   80.0   73.6   80.0
  差(BW3-BW1)          [mm]   4   20   20   4   4   22
  帘线间距离S          [mm]   0.5   1.1   0.5   1.0   1.0   1.3
  成本                 [指数]   100   97   97   101   97   99
  耐久性               [指数]   100   99   100   101   95   107
  破坏能(新的时)       [指数]   100   102   99   103   100   110
  破坏能(用过时)       [指数]   100   103   100   105   102   110
  示例1   示例2   示例3   示例4   示例5   示例6
  胎面触地宽度TW       [mm]   220
  第四带束帘布层宽度BW4[mm]   38   38   38   38   38   38
  第三带束帘布层宽度BW3[mm]   176   176   178   176   176   176
  第二带束帘布层宽度BW2[mm]   196   196   198   196   196   196
  第一带束帘布层宽度BW1[mm]   156   154   154   156   156   154
  比(BW3/TW)           [％]   80.0   80.0   80.9   80.0   80.0   80.0
  差(BW3-BW1)          [mm]   20   22   24   20   20   22
  帘线间距离S          [mm]   0.8   1.1   1.0   1.0   1.1   1.2
  成本                 [指数]   98   98   98   98   98   99
  耐久性        [指数]   103   105   105   105   105   106
  破坏能(新的时)[指数]   103   107   105   105   107   107
  破坏能(用过时)[指数]   105   107   106   106   108   108
通过测试可以确认本实施例的轮胎显著地改善了耐久性。

Claims (7)

1.一种载重轮胎，其包括：胎体，其从胎面部延伸经过整个胎侧部达至胎圈部的胎圈芯；以及带束层，其设置在所述胎体沿着轮胎径向方向的外侧、所述胎面部内侧，
其中，所述胎体由单胎体帘布层构成，在所述单胎体帘布层中沿径向方向排列有由钢帘线制成的胎体帘线，
其中，所述带束层由至少三个带束帘布层构成，在所述至少三个带束帘布层中排列有由钢帘线制成的带束层帘线，
所述至少三个带束帘布层包括：
第一带束帘布层，其设置在径向最内侧上且其带束层帘线以相对轮胎赤道成45度到55度的角度(θ1)倾斜，
第二带束帘布层，其设置在第一带束帘布层径向外侧上且其带束层帘线以相对轮胎赤道成16度到22度的角度(θ2)倾斜，以及
第三带束帘布层，其设置在第二带束帘布层径向外侧上且其带束层帘线以相对轮胎赤道成16度到22度的角度(θ3)倾斜并且其还沿与第二带束层的带束层帘线的方向相反的方向倾斜，
其中，所述第三带束帘布层的宽度(BW3)对应于胎面触地宽度(TW)的77％到95％，
所述第二带束帘布层宽度(BW2)大于所述第三带束帘布层宽度(BW3)，并且
所述第一带束帘布层宽度(BW1)比所述第三带束帘布层宽度(BW3)小20mm到35mm，且
其中，在轮胎赤道上的所述第一带束帘布层与所述胎体帘布层之间沿轮胎径向方向的帘线间距离(S)为0.8mm到1.2mm。
2.如权利要求1所述的载重轮胎，其中，所述第二带束帘布层宽度(BW2)比所述第三带束帘布层宽度(BW3)大10mm到20mm。
3.如权利要求1所述的载重轮胎，其中，在所述第一带束帘布层与所述胎体帘布层之间设置复弹性模量为6Mpa到9Mpa的绝缘橡胶。
4.如权利要求1所述的载重轮胎，其中，所述第一带束帘布层的带束层帘线相对轮胎赤道(C)的倾斜方向与所述第二带束帘布层的带束层帘线相对轮胎赤道(C)的倾斜方向不同。
5.如权利要求3所述的载重轮胎，其中，所述绝缘橡胶具有均匀的厚度。
6.如权利要求3所述的载重轮胎，其中，在所述带束层的沿着轮胎轴向方向的外端部与所述胎体之间设置一件缓冲层橡胶，所述缓冲层橡胶在所述第二带束帘布层(7B)的轴向外端处具有最大厚度并呈现大致三角形截面，所述大致三角形截面的厚度从所述最大厚度位置沿轮胎轴向方向向内和向外减小，且
其中，所述绝缘橡胶接触所述胎体的外表面并延伸到轮胎轴向两侧，所述绝缘橡胶的两个轴向外端设置得比所述缓冲层橡胶的轴向外端在轮胎轴向方向上更靠外。
7.如权利要求6所述的载重轮胎，其中，所述缓冲层橡胶的轴向内端位于所述第一带束帘布层(7A)的轴向外端与轮胎赤道(C)之间。
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