CN103906631A - 重载用充气子午线轮胎 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种重载用充气子午线轮胎，其可以有效地抑制在对高速耐久性的改善做出贡献的低发热性的基部橡胶内断裂的发展，以实现优良的耐久性。在根据本发明的重载用充气子午线轮胎中，通过层叠冠部橡胶(5)和基部橡胶(4)形成胎面橡胶(6)，并且至少四层带束层(3a至3e)配置在胎面橡胶(6)的径向内侧。径向最外侧的带束层(3e)和宽度最宽的带束层(3c)中的至少一方的宽度方向侧缘的径向外侧被增强橡胶层(7)覆盖，该增强橡胶层以不到达轮胎赤道面(E)的方式终止于所述胎面橡胶(6)的径向内侧。基部橡胶(4)和形成增强橡胶层(7)的增强橡胶之间的回弹模量的相对关系满足下面的条件：增强橡胶<基部橡胶(4)。

Description

重载用充气子午线轮胎

技术领域

本发明涉及一种适用于诸如工程车辆等重载车辆的重载用充气子午线轮胎，特别地，本发明提出了一种用于确保优良耐久性且改善运输效率(高速行驶性能)的技术。

背景技术

为了实现耐久性和运输效率之间的高水平的兼容性，例如采用如下的传统技术：(1)将胎面橡胶构造成具有冠部橡胶和基部橡胶的层叠结构，冠部橡胶具有优良的耐磨耗性，基部橡胶是低发热性橡胶，以便降低胎面橡胶的发热量；(2)降低带束层之间的应变；(3)在带束层中采用具有优良的耐断裂性的橡胶。

然而，根据传统技术，如果在由多个带束层构成的带束的侧缘发生橡胶的断裂，则断裂易于发展到在带束层之外的由低发热性橡胶构成的基部橡胶。断裂的可能的发展是阻碍轮胎更直接地说是阻碍胎面橡胶的耐久性改善的原因。

也就是说，在橡胶中，耐断裂性被认为是与低发热性不兼容的。然而，在包括多个钢带束层的这种子午线轮胎中，例如，由于在接地期间橡胶流动所引起的变形和整个带束层的变形之间的不一致导致在最外侧的带束层和/或宽度最宽的带束层的侧缘处主要在胎面周向上和胎面宽度方向上发生剪切变形。因此，在上述子午线轮胎中，如图6所示(图6示出了胎面部的宽度方向的局部放大截面图)，例如，在低发热性基部橡胶br内，相对于最外侧的带束层的表面的切线ta成大约20°～30°角度的断裂c从最外侧的带束层的侧缘位置向轮胎赤道面E发展。结果，在上述子午线轮胎中，胎面橡胶TR的耐久性在较早期就劣化了。

发明内容

发明要解决的问题

本发明在于解决传统技术中所存在的上述问题。本发明的目的是提供一种重载用充气子午线轮胎，其通过关注于低发热性橡胶具有低弹性模量且耐断裂性的橡胶或回弹性(回弹模量)低的橡胶具有高弹性模量的事实而通过有效地抑制断裂发展到对改善高速耐久性做出贡献的低发热性的基部橡胶而能够提供优良的耐久性。

用于解决问题的方案

本发明的一个方面在于一种重载用充气子午线轮胎，其包括胎面橡胶，其具有耐磨耗性的冠部橡胶和低发热性的基部橡胶的层叠结构，以及四层以上(例如六层)的具有各种宽度的带束层，该带束层布置在胎面橡胶的径向内侧，其中带束层之中的径向最外侧的带束层和宽度最宽的带束层中的至少一方(优选地为两方)的宽度方向侧缘的径向外侧被增强橡胶层覆盖，增强橡胶层被构造成以不到达轮胎赤道面的方式终止于胎面橡胶的径向内侧，并且基部橡胶和构成所述增强橡胶层的增强橡胶之间的回弹模量的相对关系满足下面的条件：增强橡胶<基部橡胶。

发明的效果

在根据本发明的重载用充气子午线轮胎中，径向最外侧的带束层和宽度最宽的带束层中的至少一方的宽度方向侧缘的径向外侧被弹性模量比低发热性的橡胶的弹性模量高的耐断裂性的橡胶制成的增强橡胶层覆盖，也就是说，增强橡胶的回弹模量比低发热性的基部橡胶的回弹模量小。因此，通过覆盖带束层的侧缘的、具有高弹性模量的增强橡胶层有利地抑制了本身在带束层的侧缘处的各种类型的剪切变形，该剪切变形是由在接地期间因橡胶流动引起的变形和整个带束层变形的不一致所导致的。结果，缓解了本身在带束层的侧缘处发生的橡胶的断裂，通过有效地抑制发生的断裂向基部橡胶发展，显著地改善了带束的耐久性。

此外，在根据本发明的重载用充气子午线轮胎中，由具有高弹性模量的增强橡胶制成的增强橡胶层被构造成在不到达轮胎赤道面的情况下终止。因此，允许低发热性的基部橡胶完全发挥本来的功能，由此允许减小整个胎面橡胶的发热量。结果，即使当轮胎进行高速转动时，也有效抑制了胎面橡胶的发热，确保了高速行驶性能，进而改善了运输效率。

此外，在轮胎中，特别地，回弹模量的相互关系由下面的条件限定：

增强橡胶<基部橡胶。

因此，实现了轮胎的耐发热性和带束的耐久性之间的高水平的兼容性。

附图说明

图1是当轮胎安装到适用轮辋、填充规定的空气压力并且施加与最大负荷能力对应的负荷时根据本发明的轮胎的胎面部的半部的胎面宽度方向的局部放大截面图。

图2是示出在由多个带束层材料构成的带束构件上的增强橡胶构件和未硫化橡胶片材构件的预置状态的胎面宽度方向截面图。

图3是示出图2的预置状态的部分展开平面图，其中断去了构件的一部分。

图4是示出预置轮胎构成部件如何贴附到成型鼓的局部展开平面图。

图5是示出未硫化的橡胶片材构件的预置状态的示意性侧视图。

图6是与图1同样的截面图，其示出了传统轮胎中基部橡胶的断裂的发展状态。

具体实施方式

下面参照附图详细说明本发明。

在根据图1所示的实施方式的轮胎中，图中的附图标记1是指胎面部，附图标记2是指由在一个胎圈芯(未示出)和另一个胎圈芯(未示出)之间环状地延伸的一个以上胎体帘布层构成的子午线胎体。附图标记3是指由在子午线胎体2的径向外侧布置在胎冠区域的外周侧的四层以上带束层(在图中为五层层叠带束层3a-3e)构成的带束。

一层带束层中的帘线在与邻接该一层带束层的另一层带束层的帘线交叉的方向上延伸。特别地，当从径向最内层观察时，第一带束层3a的帘线优选地在相对于轮胎赤道面E与第二带束层3b的帘线相反的方向上延伸，第四带束层3d的帘线优选地在相对于轮胎赤道面E与第五带束层3e的帘线相反的方向上延伸。

在带束3的径向外侧还设置胎面橡胶6，该胎面橡胶6具有基部橡胶4和位于基部橡胶4的径向外侧的冠部橡胶5的层叠结构。胎面橡胶6在其冠部橡胶5的表面上设置有期望的胎面花纹(例如，在胎面宽度方向上延伸的宽度方向槽)。

在这种轮胎中，径向最外侧的带束层(即图中的带束层3e)和宽度最宽的带束层(即图中的带束层3c)中的至少一方被增强橡胶层7覆盖。在图中，径向最外侧的带束层3e的宽度方向侧缘的径向外侧被增强橡胶层7覆盖。注意，增强橡胶层7以不到达轮胎赤道面E的方式终止在胎面橡胶6的径向内侧。构成增强橡胶层7的增强橡胶、基部橡胶4和冠部橡胶5之间的回弹模量的相对关系优选满足下面的条件：

增强橡胶≤冠部橡胶<基部橡胶。

可通过根据JIS K6255-1996的Lupke回弹性试验(Lupke reboundresilience test)来获取回弹模量。

优选地，增强橡胶层7的厚度最大的部分位于径向最外侧的带束层3e和宽度最宽的带束层3c的双方的宽度方向侧缘位置的胎面宽度方向内侧。利用上述结构，基于具有高弹性模量的增强橡胶层7的厚度的增大，有效地阻止了橡胶的断裂在基部橡胶4内从带束层3c或带束层3e的侧缘位置朝向轮胎赤道面发展。也就是说，针对橡胶的断裂，通过增强橡胶层7有效地保护了基部橡胶4。为了防止拉伸应力集中在增强橡胶层等上，增强橡胶层7的厚度本身优选地从侧缘位置朝向厚度最大的部分逐渐增大。

如上所述地获得的构成增强橡胶层7的增强橡胶的回弹模量优选设定为70％以下，更优选设定为65％以下。通过这样做，增强橡胶层7的弹性模量更有效地防止了橡胶的断裂的发展。也就是说，当回弹模量超过70％时，不能够充分地防止断裂的发展。

同时，增强橡胶层7的宽度w优选在胎面表面的宽度W的15％-25％的范围。当轮胎包括在胎面宽度方向上延伸通过从轮胎赤道线开始朝向胎面宽度方向外侧的胎面表面宽度的1/4的位置处的宽度方向槽时，增强橡胶层7的最大厚度t优选在从轮胎赤道线开始朝向胎面宽度方向外侧的胎面表面宽度的1/4的位置处存在的宽度方向槽的槽深的7％-15％的范围。利用上述结构，增强橡胶层7有效地防止断裂发展到基部橡胶4，允许低发热性的基部橡胶4完全发挥本来的功能，由此有效地降低胎面橡胶6的发热量。也就是说，胎面橡胶6设置有高耐久性。

关于此，如果增强橡胶层7的宽度w小于胎面表面的宽度W的15％，则可能不能应对到基部橡胶4的断裂的发展方向的变化。如果增强橡胶层7的宽度w大于胎面表面的宽度W的25％，则存在由于基部橡胶4的体积不足而导致发热量增加的高风险。

如果增强橡胶层7的厚度小于宽度方向槽的槽深的7％，则难以使得增强橡胶层7有效地发挥防止断裂发展的功能。如果增强橡胶层7的厚度大于宽度方向槽的槽深的15％，则存在胎面橡胶的发热量增加的高风险。

此外，在所谓的OR轮胎中，关于“宽度方向槽的槽深”，一般地是在“从轮胎赤道线开始的胎面表面宽度的1/4的位置处”测量的宽度方向槽的槽深。当在该位置存在台阶部时，将在该位置之外测量的槽深作为“宽度方向槽的槽深”。本说明书遵循上述习惯。在很多情况下，对于“槽深”存在多种表示方法。

在说明书和权利要求书中，“胎面表面宽度”是指胎面接地宽度。“胎面接地宽度”是指当轮胎安装到适用轮辋、填充规定的空气压力、以零度的外倾角竖直地布置在平板上并且被施加与最大负荷能力对应的负荷时轮胎轴向最外侧的接地位置(接地端)之间的与轮胎轴线平行的直线距离。

在这种情况下，“适用轮辋”是指在下述标准中规定的与轮胎尺寸对应的任意轮辋。“规定的空气压力”是指在下述标准中规定的与最大负荷能力对应的空气压力。“最大负荷能力”是指根据下述标准可以施加至轮胎的最大质量。

这里的空气还可以用诸如氮气等非活性气体和其它气体来代替。

“标准”是指在制造和使用轮胎的区域有效的工业标准。这种工业标准的示例包括美国的轮胎和轮辋组织年鉴、欧洲的欧洲轮胎和轮辋技术组织的标准手册以及日本的日本机动车轮胎制造者协会的JATMA年鉴。

可以例如通过如图2所示地预置未硫化轮胎结构构件并且将其它所需的轮胎构成部件层叠在贴附到成型鼓的周面上的预置结构上来制造具有上述结构的轮胎制品。

轮胎构成部件的预置执行如下。

如利用图2的宽度方向截面图例示的未硫化的轮胎结构构件的预置状态那样，例如在由五层彼此层叠的带束层材料构成的平坦带束构件31的上表面上并且在覆盖构成径向最外侧的带束层3e的带束材料的各宽度方向侧缘的区域中，带状增强橡胶层材料71被布置成使得各增强橡胶层材料71在彼此有间隔的状态下直线状地、彼此平行地粘合。随后，例如将可以由胎面下方缓冲材料、胎面橡胶材料等制成的平坦的未硫化橡胶片材构件61以跨越带状增强橡胶层材料71的方式通过粘合而层叠在带束构件31的上表面的整个露出部分。

如图3的局部展开平面图所示，可以在沿带束构件31的延伸方向直线状延伸地形成在带束构件31的所需位置(例如宽度方向中央位置)的标记线32与以同样的方式形成在未硫化橡胶片材构件61的所需位置处的直线状的标记线62对齐的状态下，通过将未硫化橡胶片材构件61贴附到带束构件31上而适当地构造该预置结构。

此外，如图4的局部展开平面图所示，例如，通过将形成在未硫化橡胶片材构件61上的标记线62与形成在成型鼓81的周面上的直线状的目标线82对齐，将预置结构贴附到成型鼓的周面，成型鼓可以是带束-胎面成型鼓等。因此，总是以期望的方式贴附预置结构并将该预制结构定位在鼓81上，结果，可以将其它所需的轮胎构成部件以高精度和高精确性层叠在预置结构上。

关于此，标记线32、62和目标线82的形成位置不限于宽度方向中央位置和鼓81等的轴线方向中央位置，而可以根据需要适当地选择，只要该位置不受各种宽度尺寸、侧缘位置等预期变化影响即可。

例如，如下地易于通过将未硫化橡胶片材构件61以如图3所示的期望方式粘合而层叠到带束构件31的上表面上的露出部分。

如图5所示，在卷绕有未硫化橡胶片材构件61的辊63沿待安装未硫化橡胶片材构件61的方向水平地移位的状态下，输送出未硫化橡胶片材构件61。可选地，在卷绕辊63停止的情况下，在带束构件31和带状增强橡胶层材料71沿已经贴附未硫化橡胶片材构件61的方向水平地移位的状态下，从辊63输送出未硫化橡胶片材构件61。在这种情况下，通过卷绕辊63在中心轴线方向上的水平移位以及带束构件31和带状增强橡胶层材料71的贴附体在宽度方向上的水平移位中的至少一方就能足够精确地实现标记线32和62之间的对齐。

实施例

制造尺寸为53/80R63并且不布置增强橡胶层的传统例轮胎以及配置有增强橡胶层的实施例轮胎和比较例轮胎，其中，增强橡胶层的宽度、最大厚度和回弹模量被确定为参数。在表1中示出了实施例轮胎和比较例轮胎的规格。对于各轮胎，进行胎面橡胶的鼓发热试验和用于测量从径向最外侧的带束层的侧缘位置起发生的龟裂的长度的最外侧带束层耐久性鼓试验。

[表1]

在本实施例中，如下地进行鼓发热试验。各样本轮胎的内压为600kPa、负荷荷重为825kN并且以8km/h的速度在直径为5m的鼓上进行负荷转动，在经过24小时之后，在增强橡胶层的布置位置或与布置位置对应的位置处测量带束的温度。通过使用测量的传统轮胎的温度作为基准并且获取相对于基准温度的增减值来评价发热性。

以与上述同样地设定内压和负荷条件的方式进行最外侧带束层耐久性鼓试验，外倾角为3.0°的各轮胎以8km/h的速度在直径为5m的鼓上进行负荷转动480小时。然后，通过测量从最外侧的带束层的侧缘起发生的龟裂的长度来评价耐久性。

在表2中示出了结果。

[表2]

如表2所示，每个实施例轮胎明显地使得由于发热导致的温度上升被减小到足够小的程度并且与传统轮胎相比显著地减小了龟裂的发展长度。

附图标记说明

1 胎面部

2 子午线胎体

3 带束

3a-3e 带束层

4 基部橡胶

5 冠部橡胶

6 胎面橡胶

31 带束构件

32、62 标记线

61 未硫化橡胶片材构件

63 辊

71 增强橡胶层材料

81 成型鼓

82 目标线

E 轮胎赤道面

w 增强橡胶层宽度

W 胎面表面宽度

t 增强橡胶层最大厚度

Claims (5)

1.一种重载用充气子午线轮胎，其包括：

胎面橡胶，所述胎面橡胶具有冠部橡胶和基部橡胶的层叠结构，以及

四层以上的带束层，所述带束层布置在所述胎面橡胶的径向内侧，

所述带束层之中的径向最外侧的带束层和宽度最宽的带束层中的至少一方的宽度方向侧缘的径向外侧被增强橡胶层覆盖，所述增强橡胶层被构造成以不到达轮胎赤道面的方式终止于所述胎面橡胶的径向内侧，并且

所述基部橡胶和构成所述增强橡胶层的增强橡胶之间的回弹模量的相对关系满足下面的条件：

增强橡胶<基部橡胶。

2.根据权利要求1所述的重载用充气子午线轮胎，其特征在于，所述增强橡胶层的厚度最大的部分位于所述径向最外侧的带束层和所述宽度最宽的带束层的双方的宽度方向侧缘位置的胎面宽度方向的内侧。

3.根据权利要求1或2所述的重载用充气子午线轮胎，其特征在于，构成所述增强橡胶层的增强橡胶的回弹模量为70％以下。

4.根据权利要求1-3中任一项所述的重载用充气子午线轮胎，其特征在于，所述增强橡胶层的宽度(w)在胎面表面宽度(W)的15％-25％的范围。

5.根据权利要求1-4中任一项所述的重载用充气子午线轮胎，其特征在于，所述重载用充气子午线轮胎还包括：

宽度方向槽，所述宽度方向槽在胎面宽度方向上延伸通过从轮胎赤道线开始朝向胎面宽度方向外侧的胎面表面宽度的1/4的位置，

所述增强橡胶层的最大厚度(t)在从轮胎赤道线开始朝向胎面宽度方向外侧的胎面表面宽度的1/4的位置处测量的所述宽度方向槽的槽深的7％-15％的范围。

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