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CN114340912A - 充气轮胎 - Google Patents

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CN114340912A
CN114340912A CN202080059613.6A CN202080059613A CN114340912A CN 114340912 A CN114340912 A CN 114340912A CN 202080059613 A CN202080059613 A CN 202080059613A CN 114340912 A CN114340912 A CN 114340912A
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CN
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organic fiber
carcass
pneumatic tire
tire
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CN202080059613.6A
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茶谷隆充
张替绅也
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Yokohama Rubber Co Ltd
Original Assignee
Yokohama Rubber Co Ltd
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Publication date
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Abstract

提供一种充气轮胎，该充气轮胎能够在确保泄气保用耐久性的同时，可兼顾通常行驶期间的乘坐舒适性与驾驶稳定性之间的高度平衡。在侧壁部(2)中的胎体层(4)的轮胎宽度方向内侧设置有截面呈月牙形的胎侧增强层(9)的充气轮胎中，作为构成胎体层(4)的胎体帘线，使用1.5cN/dtex载荷下的伸长率为4.3～6.0％、且总纤度为4000～6000dtex的有机纤维帘线。

Description

充气轮胎
技术领域
本发明涉及一种在侧壁部的内侧设置横截面形状呈月牙形的胎侧增强层以实现泄气保用行驶的充气轮胎。
背景技术
作为即使发生爆胎也能安全行驶规定距离的充气轮胎(所谓的泄气保用轮胎)，提出一种在侧壁部的内侧设置有由硬质橡胶形成的横截面形状呈月牙形的胎侧增强层的轮胎(例如，参照专利文献1)。对于这种轮胎，爆胎时，由于胎侧增强层支撑车辆的载荷，因此可在爆胎状态下行驶(泄气保用行驶)。
另一方面，由于泄气保用轮胎具有胎侧增强层，因此侧壁部的刚度往往高于不具有胎侧增强层的常规轮胎，从而存在难以将通常行驶时的乘坐舒适性维持在与常规轮胎相同水平的问题。因此，例如，可以考虑通过使用低刚度有机纤维帘线来作为构成胎体层的胎体帘线，以谋求侧壁部的刚度的降低以提高泄气保用轮胎的乘坐舒适性。然而，侧壁部的刚度降低有可能导致驾驶稳定性的降低，并且需要对泄气保用轮胎采取措施以在乘坐舒适性与驾驶稳定性之间保持良好的平衡。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2014-088502号公报
发明内容
发明所要解决的问题
本发明的目的在于，提供在确保泄气保用耐久性的同时可兼顾通常行驶期间的乘坐舒适性与驾驶稳定性之间的高度平衡的充气轮胎。
解决问题的技术手段
用于实现上述目的的本发明的充气轮胎包括：胎面部，向轮胎周向延伸呈环状；一对侧壁部，设置于所述胎面部的两侧；以及一对胎圈部，设置于所述侧壁部的轮胎径向内侧，并且所述充气轮胎具有：胎体层，架设于所述一对胎圈部之间；以及胎侧增强层，在所述侧壁部中设置于所述胎体层的轮胎宽度方向内侧，所述胎侧增强层的截面呈月牙形，所述充气轮胎的特征在于，构成所述胎体层的胎体帘线为在1.5cN/dtex载荷下的伸长率为4.3～6.0％、且总纤度为4000～6000dtex的有机纤维帘线。
发明效果
在本发明中，通过设置于侧壁部的内侧的胎侧增强层，可确保泄气保用耐久性，并通过具有上述的物理特性的有机纤维帘线(胎体帘线)，可实现通常行驶期间的乘坐舒适性与驾驶稳定性之间的高度平衡。尤其，通过有机纤维帘线的1.5cN/dtex载荷下的伸长率在上述的范围之内，可谋求侧壁部的低刚度化，并且可提高通常行驶期间的乘坐舒适性。另一方面，由于有机纤维帘线的总纤度在上述的范围之内，可在通常行驶期间保持良好的驾驶稳定性。并且，如上所述，由于有机纤维帘线具有低刚度且高纤度，可附加提高冲击断裂抗性(当轮胎在行驶中受到较大冲击时，对胎体破坏的损伤(冲击断裂)的耐久性)的效果。
在本发明中，优选地，有机纤维帘线的热收缩率为0.5～2.5％。由此，可在硫化时抑制有机纤维帘线中产生扭结(扭曲、弯曲、歪扭、变形等)的情况或均匀性的降低。
在本发明中，优选地，由下式(1)表示的有机纤维帘线的捻系数K为2000～2500。由此，可提高帘线抗疲劳性并确保优异的耐久性。
K＝T×D1/2···(1)
式中，T为所述有机纤维帘线的顶捻数(次/10cm)，D为所述有机纤维帘线的总纤度(dtex)。
在本发明中，优选地，有机纤维帘线的断裂伸长率为20％以上。由此，可进一步提高因有机纤维帘线的低刚度化且增加纤度引起的冲击断裂抗性的提高效果。尤其，泄气保用轮胎因具有胎侧增强层而趋于难以弯曲，因此难以通过已知的作为冲击断裂抗性的指标的柱塞能量测试获得良好结果，通过使用具有如上所述的断裂伸长率的有机纤维帘线，可以充分耐受柱塞能量测试时(被柱塞按压时)的变形，并且可提高破坏能量(对胎面部的突起输入的破坏耐久性)，提高冲击断裂抗性。
在本发明中，优选地，有机纤维帘线由聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维构成。通过以这种方式使用聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维(PET纤维)，其优异的物理特性有利于兼顾通常行驶期间的乘坐舒适性与驾驶稳定性之间的高度平衡。并且，可谋求低成本或可加工性的提高。
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剖面图。
具体实施方式
以下，参照附图详细说明本发明的结构。
如图1所示，本发明的充气轮胎具备：胎面部1；一对侧壁部2，配置于该胎面部1的两侧；以及一对胎圈部3，配置于侧壁部2的轮胎径向内侧。在图1中，符号CL表示轮胎赤道线。图1是子午线剖面图，因此并未描写，但胎面部1、侧壁部2以及胎圈部3分别沿轮胎周向延伸而呈环状，由此构成充气轮胎的环状的基本结构。以下，使用图1的说明基本上基于图示的子午线剖面形状，各轮胎构成构件均沿轮胎周向延伸而呈环状。
在左右一对胎圈部3之间架设有包括向轮胎径向延伸的多条加强帘线(后述的胎体帘线)的胎体层4。在各胎圈部中，埋设有胎圈芯5，该胎圈芯5的外周上配置有截面呈大致三角形的胎边芯6。胎体层4在胎圈芯5的周围从轮胎宽度方向内侧向外侧折回。由此，胎圈芯5和胎边芯6由胎体层4的本体部(从胎面部1经由各侧壁部2到各胎圈部3的部分)和折叠部(各胎圈部3中围绕胎圈芯5折叠并向各侧壁部2侧延伸的部分)包裹。
另一方面，在胎面部1的胎体层4的外周侧埋设有多层(图示的示例中为两层)的带束层7。各带束层7包括相对于轮胎周向倾斜的多条加强帘线(带束帘线)，且配置为带束帘线在层之间相互交叉。在这种带束层7中，带束帘线的相对于轮胎周向的倾斜角度例如设定在10°～40°的范围之内。作为带束帘线，例如，优选使用钢帘线。
并且，为了提高高速耐久性且降低道路噪音，在带束层7的外周侧设有带束增强层8。带束增强层8包括沿轮胎周向取向的加强帘线(带束加强帘线)。在带束增强层8中，带束加强帘线相对于轮胎周向的角度例如设定为0°～5°。作为带束增强层8，可分别单独设置覆盖带束层7的整个宽度方向的全覆盖层或者局部覆盖带束层7的轮胎宽度方向的两端部的一对边缘覆盖层，或者将它们组合设置。作为带束加强帘线，例如，优选使用有机纤维帘线。带束增强层8例如可以通过使将至少一根有机纤维帘线拉齐并用包覆橡胶覆盖而得到的条带材料以螺旋状沿轮胎周向缠绕而形成。
在侧壁部2中的胎体层4的轮胎宽度方向内侧配设有截面呈月牙形状的胎侧增强层9。该胎侧增强层9由比构成侧壁部2的其他橡胶更硬的橡胶(硬质橡胶)构成。具体而言，就构成胎侧增强层9的硬质橡胶而言，JIS-A硬度例如为70～80，在100％伸长时的模量例如为9.0MPa～10.0MPa。由这种物理特性的硬质橡胶形成的胎侧增强层9能够基于其刚度在爆胎时支撑载荷以实现在爆胎状态下的行驶(泄气保用行驶)。
在本发明中，在具有胎侧增强层9的充气轮胎(泄气保用轮胎)中，对构成上述的胎体层4的胎体帘线使用特定的帘线。因此，只要是具有胎侧增强层9的泄气保用轮胎，整个轮胎的基本结构就不限于上述的结构。
在本发明中，构成胎体层4的胎体帘线由将有机纤维的长丝束捻合而成的有机纤维帘线构成。该胎体帘线(有机纤维帘线)在1.5cN/dtex载荷下的伸长率为4.3～6.0％，优选为4.6％～5.7％。并且，该有机纤维帘线的总纤度为4000～6000dtex，优选为4400dtex～5600dtex。此外，“1.5cN/dtex载荷下的伸长率”是在1.5cN/dtex载荷时测量的样品帘线的伸长率(％)，并且根据JIS L 1017的“化学纤维轮胎帘线试验方法”，在抓地间隔为250mm、拉伸速度为300±20mm/分钟的条件下进行拉伸试验。并且，总纤度并不是实际对各帘线测量的数值之和，而是被称为各帘线的标称纤度或者显示纤度的数值之和。
在本发明中，当通过设置于侧壁部的内侧的胎侧增强层来确保泄气保用耐久性时，作为胎体层4，使用具有上述的物理特性的有机纤维帘线(胎体帘线)，因此可兼顾通常行驶期间的乘坐舒适性与驾驶稳定性之间的高度平衡。特别是，有机纤维帘线的1.5cN/dtex载荷下的伸长率在上述的范围之内，因此可谋求侧壁部的低刚度化，并且可改善通常行驶期间的乘坐舒适性。另一方面，有机纤维帘线的总纤度在上述的范围之内，因此可良好地维持通常行驶期间的驾驶稳定性。并且，该胎体帘线(有机纤维帘线)具有低刚度且高纤度，因此可获得提高冲击断裂抗性的效果。
在这种情况下，当胎体帘线(有机纤维帘线)的1.5cN/dtex载荷下的伸长率小于4.3％时，无法充分降低刚度，并且无法充分确保乘坐舒适性。当胎体帘线的1.5cN/dtex载荷下的伸长率大于6.0％时，因刚度过低，因此无法充分确保驾驶稳定性。当胎体帘线的总纤度小于4000dtex时，无法充分期望胎体帘线的纤度增加，因此不能充分确保驾驶稳定性。当胎体帘线的总纤度大于6000dtex时，由于胎体帘线变得过粗，因此乘坐舒适性变差，并且难以确保泄气保用耐久性。
并且，胎体帘线(有机纤维帘线)的热收缩率优选为0.5～2.5％，更优选为1.0％～2.0。此外，“热收缩率”是根据JIS L1017的“化学纤维轮胎帘线试验方法”，在样品长度为500mm、150℃×30分钟的条件下加热时测量的样品帘线的干热收缩率(％)。通过使用具有这种热收缩率的帘线，可抑制硫化时有机纤维帘线中的扭结(扭曲、弯曲、歪扭、变形等)的发生或均匀性降低。在这种情况下，当胎体帘线的热收缩率小于0.5％时，硫化时易发生扭结，并且难以维持良好的耐久性。当胎体帘线的热收缩率大于2.5％时，均匀性可能会变差。
并且，优选地，胎体帘线的由下式(1)表示的捻系数K为2000～2500，更优选为2100～2400。此外，该捻系数K为浸渍处理后的胎体帘线的数值。使用具有这种捻系数K的帘线，可具有良好的帘线疲劳性并确保优异的耐久性。在这种情况下，当胎体帘线的捻系数K小于2000时，帘线疲劳性降低，并且难以确保耐久性。当胎体帘线的捻系数K大于2500时，有机纤维帘线的生产率降低。
K＝T×D1/2···(1)
式中，T为所述有机纤维帘线的顶捻数(次/10cm)，D为所述有机纤维帘线的总纤度(dtex)。
并且，优选地，胎体帘线的断裂伸长率为20％以上，更优选为22％～24％。此外，“断裂伸长率”是根据JIS L1017的“化学纤维轮胎帘线试验方法”，在抓地间隔为250mm、拉伸速度为300±20mm/分钟的条件下进行拉伸试验并在帘线断裂时测量的测量的样品帘线的伸长率(％)。使用具有这种断裂伸长率的帘线，可通过降低有机纤维帘线刚度且增加纤度以进一步增强提高冲击断裂抗性的效果。特别是，冲击断裂抗性可以通过例如柱塞能量测试(将规定大小的柱塞压在胎面中心部以测量轮胎破坏时的破坏能量的试验)来判定，但使用具有上述断裂伸长率的帘线，可允许试验时(当被柱塞按压时)的变形，并且可在柱塞能量测试中获得良好的结果。在这种情况下，当胎体帘线的断裂伸长率小于20％时，无法在柱塞能量测试中获得良好的结果。即，无法提高充气轮胎越过凹凸路面上的突起时的破坏能量(针对胎面部的突起输入的破坏耐久性)，并且无法充分预期提高充气轮胎的冲击断裂抗性的效果。
构成胎体帘线(有机纤维帘线)的有机纤维的种类无特别限定，但例如可以使用聚酯纤维、尼龙纤维、芳纶纤维等，其中，可优选使用聚酯纤维。并且，作为聚酯纤维，可例举有聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维(PET纤维)、聚萘二甲酸乙二醇酯纤维(PEN纤维)、聚对苯二甲酸丁二醇酯纤维(PBT)、聚萘二甲酸丁二醇酯纤维(PBN)，并且可优选使用PET纤维。在使用任意的纤维的情况下，根据各纤维的物理特性，有利于兼顾通常行驶期间的乘坐舒适性与驾驶稳定性之间的高度平衡。特别是，在PET纤维的情况下，PET纤维较便宜，因此可谋求充气轮胎的低成本。并且，可提高制造帘线时的可加工性。
实施例
制造了如表1所示改变是否有胎侧增强层、构成胎体层的胎体帘线的物理特性(1.5cN/dtex载荷下的伸长率、总纤度)等的各个条件的、轮胎尺寸为225/55R17且具有图1所示的基本结构的比较例1～7、实施例1～4的充气轮胎。
针对这些试验轮胎，通过以下的评估方法，评估了乘坐舒适性、驾驶稳定性、冲击断裂抗性、泄气保用耐久性，并将其结果总结示于表1中。
乘坐舒适性
将每个试验轮胎组装在轮辋尺寸为17×7J的车轮上，安装在排气量为2000cc、气压设为230kPa的试验车辆(四轮驱动车辆)上，在乘坐了两个人的状态下，在由干燥路面形成的测试路线上进行了测试驾驶员的乘坐舒适性官能评估。评估结果以比较例1为3.0(参照)的5分法进行评估，并以除去最高分和最低分的5名的平均点表示。该评估值越大表示乘坐舒适性越优异。若该分数为“2.5”以上，则表示获得了与比较例1相同的良好的乘坐舒适性。
驾驶稳定性
将每个试验轮胎组装在轮辋尺寸为17×7J的车轮上，安装在排气量为2000cc、气压设为230kPa的试验车辆(四轮驱动车辆)上，在乘坐了两个人的状态下，在由干燥路面形成的测试路线上进行了测试驾驶员的驾驶稳定性官能评估。评估结果以比较例2为3.0(参照)的5分法进行评估，并以除去最高分和最低分的5名的平均点表示。该评估值越大表示驾驶稳定性越优异。
冲击断裂抗性
将每个试验轮胎组装在轮辋尺寸为17×7J的车轮上，进行如下的轮胎破坏试验：在气压设为230kPa，在载荷速度(柱塞的推动速度)为50.0±1.5m/分钟的条件下将柱塞直径为19±1.6mm的柱塞按压到胎面中心部，并测量了轮胎强度(轮胎的破坏能量)。评估结果以比较例1的测量值设为100的指数表示。该值越大破坏能量越大，表示冲击断裂抗性越优异。
泄气保用耐久性
将每个试验轮胎组装在轮辋尺寸为17×7J的车轮上，在ECE30中规定的泄气保用轮胎用鼓耐久试验条件下在鼓试验仪上行驶，并测量了直至轮胎上发生破坏故障为止的行驶距离。评估结果以行驶距离为0km时(不能进行泄气保用行驶时)表示为“不可”，将行驶距离小于80km时表示为“可”，行驶距离为80km以上时表示为“良”。
Figure BDA0003512352600000091
如从表1中判断，比较例1、2没有胎侧增强层，因此无法进行泄气保用行驶。并且，当对比较例1与比较例2进行比较时，胎体帘线的总纤度较小的比较例1趋向于驾驶稳定性较低，胎体帘线的总纤度较大的比较例2趋向于乘坐舒适性较低。对此，实施例1～4的每一个均通过胎侧增强层来确保泄气保用耐久性，并确保与没有胎侧增强层的轮胎(比较例1、2)相同程度的良好的乘坐舒适性，且将驾驶稳定性提高至与比较例2同等以上水平，并且确保了与比较例1、2同等以上的冲击断裂抗性。
在比较例3中，胎体帘线的1.5cN/dtex载荷下的伸长率较小，因此乘坐舒适性和冲击断裂抗性变差。在比较例4中，胎体帘线的1.5cN/dtex载荷下的伸长率较大，因此驾驶稳定性降低，并且无法获得充分的泄气保用耐久性。在比较例5中，使用了与实施例1相同的胎体帘线，但由于没有胎侧增强层，因此无法进行泄气保用行驶，并且驾驶稳定性也降低了。在比较例6中，胎体帘线的总纤度较小，因此驾驶稳定性降低。在比较例7中，胎体帘线的总纤度较大，因此乘坐舒适性降低，并且无法获得足够的泄气保用耐久性。
附图标记说明
1：胎面部
2：侧壁部
3：胎圈部
4：胎体层
5：胎圈芯
6：胎边芯
7：带束层
8：带束增强层
9：胎侧增强层
CL：轮胎赤道线

Claims (5)

1.一种充气轮胎，包括：胎面部，向轮胎周向延伸呈环状；一对侧壁部，设置于所述胎面部的两侧；以及一对胎圈部，设置于所述侧壁部的轮胎径向内侧，并所述充气轮胎具有：胎体层，架设于所述一对胎圈部之间；以及胎侧增强层，在所述侧壁部中设置于所述胎体层的轮胎宽度方向内侧，所述胎侧增强层的截面呈月牙形，所述充气轮胎的特征在于，
构成所述胎体层的胎体帘线为在1.5cN/dtex载荷下的伸长率为4.3～6.0％、且总纤度为4000～6000dtex的有机纤维帘线。
2.根据权利要求1所述的充气轮胎，其特征在于，所述有机纤维帘线的热收缩率为0.5～2.5％。
3.根据权利要求1或2所述的充气轮胎，其特征在于，由下式(1)表示的所述有机纤维帘线的捻系数K为2000～2500，
K＝T×D1/2···(1)
式中，T为所述有机纤维帘线的顶捻数(次/10cm)，D为所述有机纤维帘线的总纤度(dtex)。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的充气轮胎，其特征在于，所述有机纤维帘线的断裂伸长率为20％以上。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的充气轮胎，其特征在于，所述有机纤维帘线由聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维构成。
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