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CN100357120C - 摩托车用充气子午线轮胎 - Google Patents

摩托车用充气子午线轮胎 Download PDF

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Abstract

一种用于具有大的车轮外倾角的摩托车的充气子午线轮胎，能够在高速转向行驶过程中发挥极好的驾驶稳定性，并且具有0.50至0.85的扁平度比，其中胎体帘布层帘线的抗拉断裂强度为980MPa或更高，由将每层胎体帘布层的胎体刚度彼此相加形成的总胎体刚度的绝对值为30，000或更高，带束层帘线的抗拉断裂强度为2350MPa或更高，由将每层带束层的带束层刚度彼此相加形成的总带束层刚度的绝对值为170，000或更高，并且胎面部分的横向平面外弯曲刚度为0.40至0.70kg/mm，其周向的平面内弯曲刚度为0.05至0.15kg/mm，并且作为平面外弯曲刚度与平面内弯曲刚度之比的弯曲刚度比在4.20至9.10的范围内。

Description

摩托车用充气子午线轮胎
技术领域
本发明涉及一种充气子午线轮胎，该轮胎适用于在使其轮胎胎面的侧边缘部分、特别是其前轮的轮胎胎面的侧边缘部分与地面接触的同时进行高速曲线行驶的摩托车，本发明尤其提供了这样一种技术，即，可大大提高在高速曲线行使时的驾驶稳定性，同时充分发挥例如高速耐久性、直线行驶稳定性等的各种性能。
背景技术
摩托车在市区曲线行使时，当给轮胎施加一定的车轮外倾角时，通常并且大多是使胎面接地面与地面在将从轮胎赤道面处测量的表面宽度的位置限定在半个胎面宽度的大约50-75％的条件下相接触。
因此，在不强烈要求在使胎面接地面与地面的接触上升至侧边缘位置时会极大影响在高速曲线行使中的驾驶稳定性的各种带束层的弯曲刚度、刚度平衡等的最优化的条件下，通过施加大的车轮外倾角就可以使用于专用在市区行驶的摩托车的充气子午线轮胎充分发挥期望的性能。
在日本专利文献特开平6-24207中就公开了一种摩托车用充气子午线轮胎，其带束层由内层和外层构成，所述内层通过重叠两片以上使带束层帘线相对于轮胎赤道以35～60度角倾斜的切割帘布层而形成，外层通过对帘布层进行螺旋卷绕而形成，该子午线轮胎在市区行驶时能提高高速行驶性能和乘坐舒适性。
然而，近几年，摩托车被制造得具有更高性能，并且除了公共道路外，用于运动行驶的特定控制区域例如训练场、车赛环形路等也日益增加，在这些特定控制区域中，业余驾驶者在挑战驾驶技术极限的同时能够享受到激烈的运动行驶。在容易地享受运动行驶时，高速曲线行驶同时大大地倾斜车辆主体、即，所谓的大的外倾行驶频频发生。因此，基于传统的带束层设计技术等的轮胎越来越不能令人满意，即，在这种大的外倾行驶时缺少高速曲线行使的驾驶稳定性。
本发明的目的是解决传统充气摩托车轮胎固有的上述问题，并提供一种摩托车用充气子午线轮胎，该轮胎能够充分地发挥例如高速耐久性、直线行驶稳定性等的各种性能，而且还能在上述大的外倾行驶中发挥极好的驾驶稳定性。
发明内容
根据本发明的摩托车用充气子午线轮胎是这样一种轮胎，它包括：一对胎圈部分；一对侧壁部分；以环形延伸并连续至侧壁部分的胎面部分；胎体，该胎体包括一层或多层含有有机纤维帘线的胎体帘布层，每根有机纤维帘线相对于轮胎的赤道面以60-90°的角度延伸；以及带束层，该带束层包括至少两层带束层，每层带束层含有相对于赤道面以15-40°的角度延伸并且被布置在胎体的胎冠部分的外圆周侧处的帘线，以便使该带束层帘线相互交叉；并且，所述轮胎具有0.5-0.85的扁平比，其中：
胎体帘布层帘线的抗拉断裂强度(Edci)不小于980MPa，并且胎体总刚度(Fc＝∑Fci)的绝对值不小于30000，该胎体总刚度通过相加被定义为抗拉断裂强度(Edci)与相对于每个胎体帘布层在轮胎的赤道面处每50毫米长度胎体帘布层帘线的端部数(Nmci)之积的胎体刚度(Fci)而获得，以及
带束层帘线的抗拉断裂强度(Edbj)不小于2350MPa，并且带束层总刚度(Fb＝∑Fbj)的绝对值不小于170000，带束层总刚度通过相加被定义为抗拉断裂强度(Edbj)与相对于每个带束层在轮胎的赤道面处每50毫米长度的带束层帘线的端部数(Nmbj)之积的带束层刚度(Fbj)而获得，以及
在胎面部分沿宽度方向平面外弯曲刚度(Sb)与沿周向平面内弯曲刚度(Sa)的弯曲刚度比(Sb/Sa)在4.20-9.10的范围内。
在这种轮胎的胎面部分处，更优选的是：沿宽度方向平面外弯曲刚度(Sb)为3.92-6.86 N/mm，并且沿周向平面内弯曲刚度(Sa)为0.49-1.47 N/mm。
此处所使用的术语“扁平比”是指在《JATMA年鉴》中所定义的“扁平比”，或在《ETORTO规范手册》中所定义的“名义扁平比”。
同样，沿胎面部分周向的平面内弯曲刚度(Sa)是指对应于从胎面的宽度方向在胎面部分处作用到周向部分的一个力的刚度。具体地说，当通过切掉如图1中实线所示的沿轮胎周向的成品轮胎的一个胎面部分而形成的宽度为15毫米的一个试样A以切削面指向上和指向下的姿势被设定在如图2所示的测量装置中，并且对上侧的切削面施加一个推压力时，能够通过测量和计算(力/位移)来确定所述刚度。
另一方面，沿胎面部分宽度方向的平面外弯曲刚度(Sb)是指对应于沿胎面接地面的推压方向作用于胎面部分的宽度方向部分的一个外力的刚度。当通过切掉如图1中双点划线所示沿胎面的宽度方向的成品轮胎的一个胎面部分而形成的宽度为15毫米的一个试样B以使胎面接地面成为上侧面的姿势被设定在如图2所示的测量装置中，并且对上侧的面施加一个推压力时，能够通过测量和计算(力/位移)来确定所述刚度。
此处所使用的术语“刚度”和“抗拉断裂强度”分别是指通过在25℃的正常温度下给定的测量所得的数值。
在具有上述结构的摩托车用充气子午线轮胎中，将胎体帘布层帘线的抗拉断裂强度(Edci)制成不小于980MPa，并且将带束层帘线的抗拉断裂强度(Edbj)制成不小于2350MPa，从而能够确保所期望的胎体强度，而不用增加胎体帘布层的数量、胎体帘布层帘线端部个数等，并且能够确保在高速行驶中足以提供极好紧箍效果的带束层强度，而不用增加带束层的数量等。因此，在这种情形中，防止了轮胎重量的增加。
同样，将胎体总刚度(Fc)的绝对值制成不小于30000，并且将带束层总刚度的绝对值制成不小于170000，从而给予轮胎期望的耐久性。换言之，当胎体总刚度的绝对值小于30000时，很难确保直线行驶的稳定性和在高速曲线行驶时的驾驶稳定性，而当带束层总刚度的绝对值小于170000时，很难确保在高速曲线行驶中的高速耐久性和驾驶稳定性。
此外，优选的是，作为胎体总刚度(Fc)的绝对值与带束层总刚度(Fb)的绝对值之比的刚度比(|Fc/Fb|)在0.10-0.50的范围内。
也就是，当带束层刚度太高时，存在这样一种担忧，即，尽管提高了高速耐久性，但由于与胎体的刚度差异使得在高速曲线行驶中驾驶稳定性降低，而当带束层刚度太低或当胎体刚度太高时，高速耐久性降低或轮胎侧部的刚度变高而使反冲强烈，并且存在降低直线行驶稳定性的担忧，而且还存在易于导致曲线行驶性能的峰值变化的倾向。因此，优选地通过选择在0.10-0.50范围内的刚度比来确保极好的刚度平衡。
特别地是，在摩托车行驶过程中，在前旋转的轮胎的接地姿势由进入转弯处刹车、车轮外倾角的应用以及在曲线行驶中、通过转弯处后的直线行驶的操纵等千变万化地改变，即，对轮胎重复施加各种输入。在这种行驶过程中，当在进入转弯处附近一起进行例如基于车辆主体的小的侧倾施加相对较小的车轮外倾角、操纵和刹车等操作时，优选地将沿周向的胎面部分的平面内弯曲刚度(Sa)制成不小于0.49 N/mm，来特别地确保在高速曲线行驶中的驾驶稳定性。
在转弯处由车体猛烈的侧倾与操纵混合的曲线行驶过程中，通过基于路面的反作用力使胎冠部分挠性变形以增强道路保持能力，优选地将沿轮胎宽度方向的胎面部分的平面外弯曲刚度(Sb)限制为不大于6.86N/mm。另一方面，当平面外弯曲刚度(Sb)小于3.92N/mm时，则刚度不足。
基于上述观点，当沿周向的胎面部分的平面内弯曲刚度值(Sa)超过1.47N/mm时，如果平面外弯曲刚度(Sb)在上述选择的范围内，则阻碍了胎冠部分与地面的挠性接触。
为了均衡地确保胎冠部分的足够的刚度和足够的挠性，需要将胎面部分的上述弯曲刚度设定在适当的范围内，而且还将这些弯曲刚度比(Sb/Sa)设定在4.20-9.10的范围内。
也就是，当弯曲刚度比小于4.20时，很难确保直线行驶性能，而当它超过9.10时，很难确保在高速行驶过程中的驾驶稳定性。
附图说明
图1为示出了切掉用于测定弯曲刚度的试样的方法的视图。
图2为示出了用于测定弯曲刚度的设备的示意图。
图3为根据本发明的一个实施例沿胎面宽度方向的剖视图。
图4为示出了驾驶稳定性相对于沿胎面部分宽度方向的平面外弯曲刚度的变化的曲线图。
图5为示出了驾驶稳定性相对于沿胎面部分周向的平面内弯曲刚度的变化的曲线图。
图6为示出了驾驶稳定性相对于弯曲刚度比的变化的曲线图。
图7为示出了驾驶稳定性相对于在胎胎体和带束层之间的刚度比的变化的曲线图。
优选实施方式
在如图3所示的本发明的一个实施例中，数字1表示一对胎圈部分，数字2表示与每个胎圈部分1连续并且沿径向从其向外延伸的侧壁部分，并且数字3表示以环形延伸并且与每个侧壁部分连续的胎面部分。图示轮胎的扁平比为0.50-0.85。
设置用于增强上述部分1、2、3的子午线胎体5，以便使其在相应胎圈部分1处布置的胎圈芯4之间环状延伸。胎体5包括至少一层包含有机纤维帘线的胎体帘布层6，每根有机纤维帘线相对于轮胎的赤道面S以60-90°的角度延伸。
在子午线胎体5的胎冠部分的外圆周侧处布置一带束层9，该带束层包括两层或多层带束层7、8，其中带束层帘线在这些层之间相互交叉，优选的是，这些帘线沿相对于轮胎赤道面彼此相反的方向延伸，并且该带束层帘线相对于轮胎赤道面S的角度被设定在15-40°的范围内。
构成胎体帘布层6的有机纤维帘线，即，胎体帘布层帘线具有不小于980MPa的抗拉断裂强度(Edci)，而将胎体总刚度的绝对值设定为不小于30000，该胎体总刚度通过相加被定义为抗拉断裂强度(Edci)与相对于相应胎体帘布层6在轮胎赤道面处每50毫米长度的胎体帘布层帘线的端部数(Emci)之积的胎体刚度(Fci)来获得。
此外，每层带束层的帘线具有不小于2350MPa的抗拉断裂强度(Edbj)，而带束层总刚度(Fb)的绝对值被设定为不小于170000，该带束层总刚度通过相加被定义为抗拉断裂强度(Edbj)与相对于对应带束层7、8在轮胎赤道面处每50毫米长度的带束层帘线的端部数(Nmbj)之积的带束层刚度(Fbj)获得。
并且，作为胎体总刚度的绝对值与带束层总刚度的绝对值之比的刚度比(|Fc/Fb|)被设定在0.10-0.50的范围内。
在上述参照图1和图2的胎面部分3中，将沿周向的平面内弯曲刚度(Sa)设定在0.49-1.47 N/mm的范围内，并且将沿宽度方向的平面外弯曲刚度(Sb)设定在3.92-6.86 N/mm的范围内，而将作为平面外弯曲刚度(Sb)与平面内弯曲刚度(Sa)之比的刚度比(Sb/Sa)设定在4.20-9.10的范围内。
根据具有上述结构的摩托车用充气轮胎，可以通过在上述范围内选择各帘线的抗拉断裂强度、各种刚度及刚度比来保证在大的外倾行驶过程中的高度行驶稳定性的发挥，而不增加轮胎的重量，并且充分保证例如极好的高速耐久性、直线行驶性能等的基本性能。
而且，在这种轮胎中优选的是，当将轮胎组装到由《JATMA年鉴》、《ETORTO规范手册》等标准定义的轮辋上，并且在该轮胎中充入由相同标准定义的空气压力时，将在无负荷状态下的胎面曲率设定为不小于0.23且不大于0.5，所述胎面曲率为沿径向从在轮胎赤道面S上的轮胎最远点P到胎面最大宽度的位置处的距离h与在图中等于轮胎最大宽度的胎面最大宽度TW之比。
也就是，当曲率小于0.23时，曲线行驶过程中的接地性能降低，并且很难确保曲线行驶过程中的稳定性，而当曲率超过0.5时，则存在难以产生足够横向力的担忧。
示例1
通过一辆摩托车进行实际行驶测试，该摩托车采用的前轮轮胎的轮胎尺寸为120/70 ZR17(轮辋宽度：3.50英寸，内压力：206kPa)，并且后轮轮胎的轮胎尺寸为190/55 ZR17(轮辋宽度：6.00英寸，内压力：186kPa)。在该测试中，当使沿宽度方向的平面外弯曲刚度在前轮轮胎的胎面部分进行各种变化时，通过驾驶者的感受来评价在高速曲线行驶过程中的驾驶稳定性以获得如图4中曲线所示的结果。
在该情形中，曲线行驶速度为120km/h，并且当驾驶稳定性指数变得越大，该结果越好。
在曲线图中，下面表1中的对比轮胎是控制轮胎，并且其性能指数为100。
根据图4，当平面外弯曲刚度(Sb)超过6.86N/mm时，由于轮胎的道路保持能力的降低，驾驶稳定性降低至与控制轮胎的驾驶稳定性相同的程度。而当平面外弯曲刚度小于3.92N/mm时，由于缺少刚度，驾驶稳定性的降低变得显著。
示例2
当使沿径向的平面内弯曲刚度(Sa)在前轮轮胎的胎面部分进行各种变化时，以与示例1中相同的方式来测量驾驶稳定性的变化以得到如图5中曲线所示的结果。
在该情形中，表1中的对比轮胎也是控制轮胎，并且其性能指数为100。
根据图5，当平面内弯曲刚度(Sa)不小于0.49N/mm时，与控制轮胎相比，可以发挥极好的在曲线行驶过程中的驾驶稳定性，而当其超过1.47N/mm时，将阻碍胎冠部分与地面的软接触，并且肯定导致驾驶稳定性的急剧降低。
示例3
采用与示例1中相同的方式测量由于改变前轮轮胎的胎面部分中的弯曲刚度比(Sb/Sa)而变化的驾驶稳定性，以得到如图6所示的结果。
在该情形中，控制轮胎也是表1中的对比轮胎，并且其性能指数为100。
如从图6中所见，当弯曲刚度比(Sb/Sa)超过9.10时，驾驶稳定性急剧降低至低于控制轮胎的驾驶稳定性的程度，并且甚至当弯曲刚度比小于4.20时，导致相似的趋势。
示例4
以与示例1中相同的方式来测量通过改变作为胎体总刚度的绝对值与带束层总刚度(Fb)的绝对值之比的刚度比(|Fc/Fb|)而改变的驾驶稳定性，以得到如图7所示的结果。
在这种情形中，该控制轮胎为表1中的对比轮胎。
如从图7中所见，当刚度比(|Fc/Fb|)不小于0.10时，驾驶稳定性大大提高，而当刚度比超过0.50时，驾驶稳定性降低至与控制轮胎的驾驶稳定性相同的程度。
示例5
通过一辆摩托车进行实际行驶测试，该摩托车采用的前轮轮胎的轮胎尺寸为120/70 ZR17(轮辋宽度：3.50英寸，内压力：206kPa)，并且后轮轮胎的轮胎尺寸为190/55 ZR17(轮辋宽度：6.00英寸，内压力：186kPa)，在测试中通过驾驶者的感受来评价在高速转向过程中的驾驶稳定性以获得如表1中所示的结果。
在表1中还示出了分别用作前轮轮胎的一个示例轮胎和一个对比轮胎的构成形式。
表1
           前轮轮胎
示例轮胎  对比轮胎
扁平比 0.70  0.70
胎体 一层帘布层  一层帘布层
帘线 尼龙  尼龙
抗拉断裂强度Edci 980MPa  980MPa
角度(相对于轮胎的周向) 90°  90°
胎体总刚度Fc(绝对值) 70000  70000
带束层 三层  三层
帘线 聚芳基酰胺  聚芳基酰胺
抗拉断裂强度Edbj 2800MPa  2800MPa
角度(相对于轮胎的周向) 30°  23°
带束层总刚度Fb(绝对值) 300000  200000
沿周向的平面内弯曲刚度Sa 1.078N/mm  2.156N/mm
沿宽度方向的平面外弯曲刚度Sb 5.39N/mm  9.212N/mm
胎面曲率Rc 0.23  0.22
在高速曲线行驶过程中的驾驶稳定性感觉评价(指数值越大越好) 115 100
如从表1中所见，由于满足了各种刚度要求等，示例轮胎能大大提高在高速曲线行驶过程中的驾驶稳定性。
工业实用性
如上所见，根据本发明，甚至当轮胎经受大到足以使胎面接地面的侧边缘部分与地面接触的车轮外倾角度时，可以发挥高的驾驶稳定性。

Claims (3)

1.一种轮胎，其包括：一对胎圈部分；一对侧壁部分；呈环形地延伸并且与侧壁部分连续的胎面部分；胎体，该胎体包括含有有机纤维帘线的一层或多层胎体帘布层，所述每根帘线相对于轮胎的赤道面以60-90°的角度延伸；以及带束层，该带束层包括至少两层带束层，每层带束层含有帘线，该帘线相对于赤道面以15-40°的角度延伸并且被设置在胎体的胎冠部分的外圆周侧处，以便使带束层帘线相互交叉；并且所述轮胎具有0.50-0.85的扁平比，其特征在于，
胎体帘布层帘线的抗拉断裂强度(Edci)不小于980MPa，并且胎体总刚度(Fc＝∑Fci)的绝对值不小于30000，所述胎体总刚度通过相加被定义为抗拉断裂强度(Edci)与相对于各胎体帘布层在轮胎赤道面处每50毫米长度的胎体帘布层帘线的端部数(Emci)之积的胎体刚度(Fci)而获得；以及
带束层帘线的抗拉断裂强度(Edbj)不小于2350MPa，并且带束层总刚度(Fb＝∑Fbj)的绝对值不小于170000，所述带束层总刚度通过相加被定义为抗拉断裂强度(Edbj)与相对于各带束层在轮胎赤道面处每50毫米长度的带束层帘线的端部数(Nmbj)之积的带束层刚度(Fbj)而获得；以及
为在胎面部分中沿宽度方向的平面外弯曲刚度(Sb)与沿周向的平面内弯曲刚度(Sa)之比的弯曲刚度比(Sb/Sa)在4.20-9.10的范围内。
2.根据权利要求1所述的摩托车用充气子午线轮胎，其特征在于，沿宽度方向的平面外弯曲刚度(Sb)为3.92-6.86N/mm，并且沿周向的平面内弯曲刚度(Sa)为0.49-1.47N/mm。
3.根据权利要求1或2所述的摩托车用充气子午线轮胎，其特征在于，作为胎体总刚度(Fc)的绝对值与带束层总刚度(Fb)的绝对值之比的刚度比(|Fc/Fb|)在0.10-0.50的范围内。
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