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CN113272156A - 充气子午线轮胎 - Google Patents

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CN113272156A CN201980088380.XA CN201980088380A CN113272156A CN 113272156 A CN113272156 A CN 113272156A CN 201980088380 A CN201980088380 A CN 201980088380A CN 113272156 A CN113272156 A CN 113272156A
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Abstract

提供具备由有机纤维帘线构成的带束覆盖层、并能够在有效地降低路面噪声的同时提高耐久性的充气子午线轮胎。所述充气子午线轮胎在胎面部1处的胎体层4的外周侧配置有多层带束层7，在该带束层的外周侧配置有带束覆盖层8，该带束覆盖层8包含沿着轮胎周向呈螺旋状卷绕的多根有机纤维帘线，其中，带束层7由以在层间相互交叉的方式相对于轮胎周向倾斜地排列的钢帘线7C构成，将与钢帘线7C的长度方向正交的方向上的宽度每50mm的各带束层7的弯曲刚度S设定为16500N·mm2/50mm以下，带束覆盖层8由2.0cN/dtex负荷时的伸长率为2.0％～4.0％的有机纤维帘线构成，该有机纤维帘线沿着轮胎周向呈螺旋状卷绕。

Description

充气子午线轮胎
技术领域
本发明涉及具备由有机纤维帘线构成的带束覆盖层的充气子午线轮胎，更详细而言，涉及能够在有效地降低路面噪声的同时提高耐久性的充气子午线轮胎。
背景技术
在乘用车用或小型卡车用的充气子午线轮胎中，在一对胎圈部之间架设有胎体层，在胎面部处的胎体层的外周侧配置有多层带束层，在带束层的外周侧配置有带束覆盖层，该带束覆盖层包含沿着轮胎周向呈螺旋状卷绕的多根有机纤维帘线。对于这样的带束覆盖层所使用的有机纤维帘线而言，尼龙纤维帘线为主流，但近年来，提出了使用与尼龙纤维帘线相比高弹性、且廉价的聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维帘线(以下称为PET纤维帘线)(例如，参照专利文献1)。在使用了由这样的高弹性的PET纤维帘线构成的带束覆盖层的情况下，存在行驶时在充气轮胎产生的振动的频率向不易与车辆发生共振的频带偏移的倾向，其结果是，能够有效地抑制中频路面噪声。
另一方面，在带束覆盖层使用了高弹性的PET纤维帘线的情况下，在变形量大的胎肩部处层间剪切应变变大，存在容易产生带束覆盖层的脱层的倾向。而且，当带束层所使用的钢帘线的弯曲刚度大时，有可能由于因在切断工序中产生的带束层的端部的翘起引起的接合(英文：splice)不良而产生带束边缘脱层。因此，在将带束覆盖层(高弹性的PET纤维帘线)与带束层(弯曲刚度大的钢帘线)组合时，寻求在得到上述的路面噪声抑制效果的同时提高带束层相对于脱层的耐久性的对策。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2001-63312号公报
发明内容
发明所要解决的课题
本发明的目的在于，提供具备由有机纤维帘线构成的带束覆盖层、并能够在有效地降低路面噪声的同时提高耐久性的充气子午线轮胎。
用于解决课题的手段
用于达成上述目的的本发明的充气子午线轮胎具备：胎面部，所述胎面部沿轮胎周向延伸而呈环状；一对胎侧部，所述一对胎侧部配置于该胎面部的两侧；以及一对胎圈部，所述一对胎圈部配置于这些胎侧部的轮胎径向内侧，所述充气子午线轮胎具有：胎体层，所述胎体层架设于所述一对胎圈部之间；多层带束层，所述多层带束层配置于所述胎面部处的所述胎体层的外周侧；以及带束覆盖层，所述带束覆盖层配置于所述带束层的外周侧，所述充气子午线轮胎的特征在于，所述带束层由以在层间相互交叉的方式相对于轮胎周向倾斜地排列的钢帘线构成，与所述钢帘线的长度方向正交的方向上的宽度每50mm的所述带束层的各自的弯曲刚度S为16500N·mm2/50mm以下，所述带束覆盖层由2.0cN/dtex负荷时的伸长率为2.0％～4.0％的聚酯纤维帘线构成，所述聚酯纤维帘线沿着轮胎周向呈螺旋状卷绕。
发明效果
在本发明中，通过在带束覆盖层中使用2.0cN/dtex负荷时的伸长率为2.0％～4.0％的聚酯纤维帘线，从而能够使行驶时在充气轮胎产生的振动的频率向不易与车辆发生共振的频带偏移，能够降低中频路面噪声，提高噪声性能。另一方面，由于如上述那样设定带束层的弯曲刚度S，因此能够抑制带束层的接合不良，提高耐久性。
在本发明中，优选的是，钢帘线具有在由拉齐的2根线材构成的内层的周围捻合由N根线材构成的外层而成的2+N构造，外层的线材的根数N为1根～4根。通过使用这样的截面形状扁平的钢帘线，从而有利于抑制带束材料的翘曲，抑制带束层的接合不良，提高耐久性。
在本发明中，优选的是，构成钢帘线的内层的线材的直线度(日文：真直性)为120mm/40cm以下，带束层的弯曲刚度S为7500N·mm2/50mm以下。通过这样设定，从而有利于抑制带束材料的翘曲，抑制带束层的接合不良，提高耐久性。
此外，在本发明中，与钢帘线的长度方向正交的方向上的宽度每50mm的所述带束层的弯曲刚度S依据JIS Z2248而如以下那样测定。首先，从充气子午线轮胎中抽出带束层，切出与钢帘线的长度方向正交的方向上的宽度为50mm的切割样品。然后，以支点间距离L(mm)成为50mm的方式支承切割样品，沿铅垂方向推压支点间的中心位置。此时，将推压速度设为10mm/min，测定载荷W(N)达到6.0N时的切割样品的推压方向的变形量Y(mm)。基于这些支点间距离L(L＝50mm)、载荷W(W＝6.0N)及变形量Y，根据下述(1)式算出与钢帘线的长度方向正交的方向上的宽度每50mm的所述带束层的弯曲刚度S(N·mm2/50mm)。
S＝(L3/48)×(W/Y)...(1)
在本发明中，构成钢帘线的内层的线材的直线度依据JIS G3510如以下那样测定。首先，从充气子午线轮胎中抽出带束层，进而取出构成钢帘线的内层的2根线材。然后，将把该线材分别切断成40cm的长度的试验片以力学上不约束的开放状态放置在具有平滑且硬的平面的测定台上。将规尺放在将该试验片的两端连结的直线上，将到该直线与从试验片的顶点落下的垂线相交的点为止的距离作为直线度(mm/40cm)进行测定。
附图说明
图1是示出由本发明的实施方式构成的充气子午线轮胎的子午线剖视图。
图2是示意性地示出带束帘线的构造的说明图。
具体实施方式
以下，参照附图对本发明的结构进行详细说明。
如图1所示，本发明的充气轮胎具备胎面部1、配置于该胎面部1的两侧的一对胎侧部2、以及配置于胎侧部2的轮胎径向内侧的一对胎圈部3。在图1中，附图标记CL表示轮胎赤道。图1是子午线剖视图所以没有描绘出，但胎面部1、胎侧部2、胎圈部3分别沿轮胎周向延伸而呈环状，由此构成充气轮胎的环形状的基本构造。以下，使用了图1的说明基本上基于图示的子午线截面形状，但各轮胎构成构件均沿轮胎周向延伸而呈环状。
在图示的例子中，在胎面部1的外表面形成有沿轮胎周向延伸的多条(在图示的例子中为4条)主槽，但主槽的条数并没有特别限定。另外，除了主槽之外还能够形成包括沿轮胎宽度方向延伸的横槽在内的各种槽、刀槽花纹。
在左右一对胎圈部3之间架设有包含沿轮胎径向延伸的多根加强帘线的胎体层4。在各胎圈部埋设有胎圈芯5，在该胎圈芯5的外周上配置有截面大致三角形状的胎圈填胶6。胎体层4绕胎圈芯5从轮胎宽度方向内侧向外侧折回。由此，胎圈芯5及胎圈填胶6由胎体层4的主体部(从胎面部1经由各胎侧部2到达各胎圈部3的部分)和折回部(在各胎圈部3处绕胎圈芯5折回并朝向各胎侧部2侧延伸的部分)包入。作为胎体层4的加强帘线，例如优选使用聚酯纤维帘线。
另一方面，在胎面部1处的胎体层4的外周侧埋设有多层(在图示的例子中为2层)带束层7。各带束层7包含相对于轮胎周向倾斜的多根加强帘线7C，并且以在层间加强帘线7C相互交叉的方式配置。在这些带束层7中，加强帘线7C相对于轮胎周向的倾斜角度例如设定在10°～40°的范围。作为带束层7的加强帘线7C，使用钢帘线(在以下的说明中有时将“加强帘线7C”称为“钢帘线7C”)。在本发明的带束层7中，与钢帘线7C的长度方向正交的方向上的宽度每50mm的各带束层7的弯曲刚度S设定为16500N·mm2/50mm以下，优选设定为7500N·mm2/50mm以下。此外，若弯曲刚度S过小，则有可能无法得到转弯能力(英文：cornering power)而损害操纵稳定性，因此弯曲刚度S更优选设定为1200N·mm2/50mm以上。
为了提高高速耐久性，在带束层7的外周侧设置有带束覆盖层8。带束加强层8包含在轮胎周向上取向的有机纤维帘线。在带束加强层8中，有机纤维帘线相对于轮胎周向的角度例如设定为0°～5°。在本发明中，带束覆盖层8能够设为必定包括覆盖带束层7的整个区域的全覆盖层8a并任意地包括局部覆盖带束层7的两端部的一对边缘覆盖层8b的结构(在图示的例子中，包括全覆盖层8a及边缘覆盖层8b这两者)。带束覆盖层8可以通过将至少1根有机纤维帘线拉齐并用覆盖橡胶覆盖而得到的带材沿轮胎周向呈螺旋状卷绕而构成，特别优选为无接缝构造。
特别是，在本发明中，作为构成带束覆盖层8的有机纤维帘线，使用2.0cN/dtex负荷时的伸长率为2.0％～4.0％的聚酯纤维帘线。作为聚酯纤维，能够例示聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维(PET纤维)。此外，在本发明中，2.0cN/dtex负荷时的伸长率是依据JIS-L1017的“化学纤维轮胎帘线试验方法”、在夹持间隔250mm、拉伸速度300±20mm/分钟的条件下实施拉伸试验、在2.0cN/dtex负荷时测定的试样帘线的伸长率(％)。
这样，通过将具有特定的物性(弯曲刚度)的带束层7、和由具有特定的物性的有机纤维帘线(聚酯纤维帘线)构成的带束覆盖层8组合而使用，从而能够在提高路面噪声性能的同时提高耐久性。即，在带束覆盖层8中，利用有机纤维帘线的物性，能够使行驶时在充气轮胎产生的振动的频率向不易与车辆发生共振的频带偏移，能够提高路面噪声性能。另一方面，在带束层7中，通过具有上述的弯曲刚度S，能够抑制带束材料的时间点(与其他轮胎构成构件层叠之前的材料的阶段)下的翘曲，抑制由该翘曲引起的带束层7的接合不良，能够提高带束层7相对于脱层的耐久性。
此时，若带束层7的弯曲刚度S超过16500N·mm2/50mm，则无法抑制带束材料的翘曲，产生接合不良，无法防止带束层7的脱层。若构成带束覆盖层8的有机纤维帘线的2.0cN/dtex负荷时的伸长率小于2.0％，则有机纤维帘线的耐疲劳性降低，相对于脱层的耐久性降低。若构成带束覆盖层8的有机纤维帘线的2.0cN/dtex负荷时的伸长率超过4.0％，则无法充分提高路面噪声性能。
如图2所示，构成带束层7的钢帘线7C优选具有在由拉齐的2根线材7s构成的内层7i的周围捻合由N根线材7s构成的外层7o而成的2+N构造(图示的例子为2+2构造)。在本发明中，外层7o的线材7s的根数N优选为1根～4根。在该构造中，由于钢帘线7C的截面形状成为扁平，因此通过将在与钢帘线7C的长度方向正交的截面中直径相对变大的方向以沿着带束层7的宽度方向的方式进行排列，能够有效地抑制带束材料的翘曲，能够抑制带束层7的接合不良，有效地提高耐久性。若钢帘线7C不是上述的构造，则钢帘线7C的截面不会成为扁平，无法得到通过设为扁平形状而带来的耐久性的改善效果。若外层7o的线材7s的根数N超过4根，则帘线的生产稳定性及橡胶浸透性降低。
此时，进一步优选构成钢帘线7C的内层7i的线材7s的直线度为120mm/40cm以下。如上所述，在内层7i由拉齐的2根线材7s构成的情况下，构成内层7i的线材7s的直线度对带束材料的翘曲贡献大，因此，通过将直线度设定在上述的范围，能够更有效地抑制带束材料的翘曲，有利于抑制带束层7的接合不良，提高耐久性。若构成钢帘线7C的内层7i的线材7s的直线度超过120mm/40cm，则无法充分抑制带束材料的翘曲，提高耐久性的效果有限。此外，在采用该构造的钢帘线7C的情况下，特别优选将带束层7的弯曲刚度S设定为7500N·mm2/50mm以下。即，通过由钢帘线7C的构造(线材的直线度)带来的效果和由带束层7的物性(弯曲刚度)带来的效果的协作，能够更有效地提高耐久性。
当将钢帘线7C的截面面积(mm2)和与钢帘线7C的长度方向正交的方向上的宽度每50mm的钢帘线7C的植入根数(根/50mm)的乘积定义为钢帘线量时，该钢帘线量优选在4～25的范围内。由此，带束层7的构造变得良好，因此有利于防止带束层7的脱层，提高耐久性。若钢帘线量小于4，则钢帘线7C在带束层7中所占的比例减少，因此操纵稳定性有可能降低。若钢帘线量超过25，则无法充分得到防止脱层的效果。虽然钢帘线7C的截面面积、植入根数的各个数值范围没有特别限定，但钢帘线7C的截面面积例如能够设定为0.12mm2～0.63mm2、植入根数例如能够设定为25根/50mm～45根/50mm。
在使用聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维帘线(PET纤维帘线)作为构成带束加强层8的有机纤维帘线的情况下，优选使用100℃下的44N负荷时的弹性模量处于3.5cN/(tex·％)～5.5cN/(tex·％)的范围的PET纤维帘线。通过这样使用特定的物性的PET纤维帘线，能够在良好地维持充气子午线轮胎的耐久性的同时有效地降低路面噪声。若PET纤维帘线的100℃下的44N负荷时的弹性模量小于3.5cN/(tex·％)，则无法充分降低中频路面噪声。若PET纤维帘线的100℃下的44N负荷时的弹性模量超过5.5cN/(tex·％)，则帘线的耐疲劳性降低，轮胎的耐久性降低。此外，在本发明中，100℃下的44N负荷时的弹性模量[N/(tex·％)]是通过依据JIS-L1017的“化学纤维轮胎帘线试验方法”、在夹持间隔250mm、拉伸速度300±20mm/分钟的条件下实施拉伸试验并将载荷-伸长率曲线的与载荷44N对应的点处的切线的斜率换算为每1tex的值而算出。
在使用聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维帘线(PET纤维帘线)作为构成带束加强层8的有机纤维帘线的情况下，进一步优选PET纤维帘线的100℃下的热收缩应力为0.6cN/tex以上。通过这样设定100℃下的热收缩应力，从而能够在良好地维持充气子午线轮胎的耐久性的同时有效地降低路面噪声。若PET纤维帘线的100℃下的热收缩应力小于0.6cN/tex，则无法充分提高行驶时的箍紧效应(环箍效应，日文：タガ効果)，变得难以充分维持高速耐久性。PET纤维帘线的100℃下的热收缩应力的上限值没有特别限定，例如可以为2.0cN/tex。此外，在本发明中，100℃下的热收缩应力(cN/tex)是依据JIS-L1017的“化学纤维轮胎帘线试验方法”、在试样长度500mm、加热条件100℃×5分钟的条件下加热了时测定的试样帘线的热收缩应力。
为了得到具有上述那样的物性的PET纤维帘线，例如可以使浸渍处理适当化。也就是说，优选的是，在压延工序之前，对PET纤维帘线进行粘接剂的浸渍处理，但在2浴处理后的规格化工序(英文：normalize process)中，将环境温度设定在210℃～250℃的范围内，将帘线张力设定在2.2×10-2N/tex～6.7×10-2N/tex的范围。由此，能够对PET纤维帘线赋予上述那样的所期望的物性。若规格化工序中的帘线张力小于2.2×10-2N/tex，则帘线弹性模量变低，无法充分降低中频路面噪声，相反地，若大于6.7×10-2N/tex，则帘线弹性模量变高，帘线的耐疲劳性降低。
实施例
制作了轮胎尺寸为225/60R18、具有图1所例示的基本构造、并如表1～2那样使构成带束层的钢帘线的构造、钢帘线的植入根数、与钢帘线的长度方向正交的方向上的宽度每50mm的各带束层的弯曲刚度S、构成钢帘线的内层的线材的直线度、构成带束覆盖层的有机纤维帘线所使用的有机纤维的种类、有机纤维帘线的2.0cN/dtex负荷时的伸长率不同的现有例1、比较例1～3、实施例1～9的轮胎。
在任意的例子中都是，带束覆盖层具有将1根有机纤维帘线(尼龙66纤维帘线或PET纤维帘线)拉齐并用覆盖橡胶覆盖而成的带材沿轮胎周向呈螺旋状卷绕而成的无接缝构造。带材中的帘线植入密度为50根/50mm。另外，对于有机纤维帘线(尼龙66纤维帘线或PET纤维帘线)，现有例1具有940dtex/4的构造，其他例子具有1100dtex/2的构造。
关于表1、2的“有机纤维的种类”一栏，将尼龙66纤维帘线的情况表示为“N66”，将PET纤维帘线的情况表示为“PET”。
对于这些试验轮胎，通过下述的评价方法，评价路面噪声性能、带束层相对于脱层的耐久性，将其结果一并示于表1、2。
路面噪声性能
将各试验轮胎组装于轮辋尺寸为18×7J的车轮，作为排气量为2500cc的乘用车(前轮驱动车)的前后车轮进行安装，将气压设为230kPa，在驾驶座的窗户的内侧设置集音麦克风，测定了在由沥青路面构成的测试路线上以平均速度50km/h的条件行驶了时的频率315Hz附近的声压级。作为评价结果，以现有例为基准，示出相对于该基准的变化量(dB)。
耐久性
将各试验轮胎组装于轮辋尺寸为18×7J的车轮，在内压230kPa下封入氧，在保持为室温60℃的腔室内保持2周后，释放内部的氧，在内压160kPa下填充了空气。对于实施了该前处理的试验轮胎，使用转鼓表面平滑的钢制且直径1707mm的转鼓试验机，在周边温度38±3℃、行驶速度50km/hr、滑移角0±3°、最大载荷的70±40％的变动条件下，使载荷和滑移角以0.083Hz的矩形波变动，使上述试验轮胎行驶了100小时、5000km。在行驶后切开轮胎，测定了带束宽度方向端部处的沿宽度方向的脱层长度。评价结果以将现有例1的测定值的倒数设为100的指数来表示。该指数值越大，则脱层长度越小，意味着相对于带束边缘脱层的耐久性越优异。
[表1]
Figure BDA0003153954640000091
[表2]
Figure BDA0003153954640000101
从表1、2可知，实施例1～9的轮胎在与作为基准的现有例1的对比中，提高了路面噪声性能，并且提高了相对于带束边缘脱层的耐久性。另一方面，在比较例1中，带束覆盖层的2.0cN/dtex负荷时的伸长率过小，因此无法防止带束边缘脱层，无法得到充分的耐久性。在比较例2中，带束覆盖层的2.0cN/dtex负荷时的伸长率过大，因此无法充分得到路面噪声性能。在比较例3中，弯曲刚度S过大，因此无法防止带束边缘脱层，无法得到充分的耐久性。
附图标记说明
1 胎面部
2 胎侧部
3 胎圈部
4 胎体层
5 胎圈芯
6 胎圈填胶
7 带束层
7C 加强帘线(钢帘线)
7s 线材
7i 内层
7o 外层
8 带束覆盖层
CL 轮胎赤道

Claims (3)

1.一种充气子午线轮胎，所述充气子午线轮胎具备：胎面部，所述胎面部沿轮胎周向延伸而呈环状；一对胎侧部，所述一对胎侧部配置于该胎面部的两侧；以及一对胎圈部，所述一对胎圈部配置于这些胎侧部的轮胎径向内侧，所述充气子午线轮胎具有：胎体层，所述胎体层架设于所述一对胎圈部之间；多层带束层，所述多层带束层配置于所述胎面部处的所述胎体层的外周侧；以及带束覆盖层，所述带束覆盖层配置于所述带束层的外周侧，
所述充气子午线轮胎的特征在于，
所述带束层由以在层间相互交叉的方式相对于轮胎周向倾斜地排列的钢帘线构成，与所述钢帘线的长度方向正交的方向上的宽度每50mm的所述带束层的各自的弯曲刚度S为16500N·mm2/50mm以下，
所述带束覆盖层由2.0cN/dtex负荷时的伸长率为2.0％～4.0％的聚酯纤维帘线构成，所述有机纤维帘线沿着轮胎周向呈螺旋状卷绕。
2.根据权利要求1所述的充气子午线轮胎，其特征在于，
所述钢帘线具有在由拉齐的2根线材构成的内层的周围捻合由N根线材构成的外层而成的2+N构造，所述外层的线材的根数N为1根～4根。
3.根据权利要求2所述的充气子午线轮胎，其特征在于，
构成所述钢帘线的内层的线材的直线度为120mm/40cm以下，所述带束层的弯曲刚度S为7500N·mm2/50mm以下。
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