CN101678720B - 充气轮胎 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种充气轮胎。该充气轮胎指定了向车辆安装时的外侧和内侧，胎面部(5)由配置在轮胎径向内侧的基部胶层(10)和配置在轮胎径向外侧的上层橡胶层(11)构成，基部胶层(10)由储能模量低于上述上层橡胶层(11)的橡胶材料形成，将胎面部的轮胎宽度方向的任意位置设为边界位置(A)，以边界位置(A)为界线，车辆安装的内侧区间(L1)中的基部胶层(10)的厚度(t1)形成得较厚，其外侧区间(L2)中的基部胶层(10)的厚度(t2)形成得较薄。

Description

充气轮胎

技术领域

本发明涉及一种指定了安装于车辆时的外侧和内侧的充气轮胎。 

背景技术

近年来，随着对提高充气轮胎性能的要求的日益升高，越发需要使操纵稳定性、舒适性(乘坐舒适性、静音性)、耐磨损性等彼此相反的性能同时成立的技术。作为其中之一的技术，提出了一种相对于轮胎赤道面非对称化的充气轮胎。 

该种充气轮胎在安装于车辆上时的使用环境中，悬挂状况、定位、自行驶面向充气轮胎的输入相对于轮胎赤道面为非对称，结果，基于不论是在直线行进过程中还是在转弯过程中作用于充气轮胎的力、充气轮胎应承担的功能要求相对于轮胎赤道面仍是非对称的状况，会在充气轮胎的车辆安装外侧和内侧进行功能分配。 

作为非对称化的充气轮胎的第1以往例，有这样一种充气轮胎：其由硬度较低的上层橡胶层和硬度较高的下层橡胶层构成胎面部，并且使上层橡胶层的厚度朝向车辆安装外侧逐渐增加(参照专利文献1)。在该第1以往例中，由于能够抑制因不均匀磨损导致的抓着力的下降，因此能够提高胎面部的耐久性。 

作为第2以往例，有这样一种充气轮胎：其胎面部具有不同硬度的橡胶层，并且在整个胎面表面或在被周向槽划分的1个以上的接地部上使下层橡胶层的厚度朝向一侧的端部逐渐增加(参照专利文献2)。在该第2以往例中，能够消除残留的横向力而提高直行稳定性。 

作为第3以往例，有一种朝向车辆安装外侧地增大下层橡胶的体积率而成的充气轮胎(参照专利文献3)。 

专利文献1：日本特开平2-162104号公报 

专利文献2：日本特开平11-59118号公报 

专利文献3：欧洲专利1236587A2号公报 

但是，在上述第1以及第3以往例中，由于不能在转弯时产生很大的侧抗力，因此不能提高操纵稳定性等。另外，在上述第2以往例中，虽然与第1以及第3以往例相比能够增大转弯时的侧抗力，但是并不能增大很多。另外，不能提高振动吸收特性、减震性，在舒适性方面也不能说是能够满足要求的。 

另外，除了第1以及第2以往例之外，还提出了各种非对称化的充气轮胎，但是并没有提出能够同时满足操纵稳定性和舒适性(乘车舒适性、静音性)的充气轮胎。 

发明内容

于是，本发明是为了解决上述问题而做成的，其目的在于提供一种能够同时满足操纵稳定性和舒适性(乘车舒适性、静音性)的充气轮胎。 

本发明具有下述特征。首先，本发明的第1特征所涉及的技术方案的主旨在于提供一种充气轮胎，该充气轮胎指定了安装于车辆时的外侧和内侧，胎面部由至少层叠2层橡胶材料的方式形成，构成上述胎面部的2层是分别由储能模量不同的橡胶材料形成的，其中，构成上述胎面部的2层的厚度比例在轮胎宽度方向的外侧和内侧上是不同的，在轮胎宽度方向的外侧的总储能模量高于在轮胎宽度方向的内侧的总储能模量，该总储能模量由构成上述胎面部的各层决定。 

采用该特征，胎面部的车辆安装外侧的由各层决定的总储 能模量较高而形成所谓的硬橡胶构造，因此能够在转弯时产生很大的侧抗力，并且胎面部的车辆安装内侧的由各层决定的总储能模量较低而形成所谓的软橡胶构造，因此能够提高胎面部的振动吸收性、减震性。由此，能够同时满足操纵稳定性和舒适性(乘车舒适性、静音性)。 

另一特征所涉及的技术方案的主旨在于，上述胎面部由配置在轮胎径向的内侧上的基部胶(base coat)层和配置在轮胎径向的外侧上的冠部胶(cap rabber)层这2层构成，上述基部胶层由储能模量低于上述冠部胶层的储能模量的橡胶材料形成，上述基部胶层的轮胎宽度方向的外侧的厚度比轮胎宽度方向的内侧的厚度薄。 

采用该特征，安装外侧形成为硬橡胶层而在转弯时产生很大的侧抗力，另一方面，安装内侧形成为软橡胶层而衰减来自路面的输入、振动，因此能够兼顾操纵稳定性和舒适性。 

另一特征所涉及的技术方案的主旨在于，上述胎面部由配置在轮胎径向的内侧上的基部胶层和配置在轮胎径向的外侧上的冠部胶层这2层构成，上述基部胶层由储能模量高于上述冠部胶层的储能模量的橡胶材料形成，上述基部胶层的轮胎宽度方向的外侧的厚度比在轮胎宽度方向的内侧的厚度厚。 

采用该特征，安装外侧形成为硬橡胶层而在转弯时产生很大的侧抗力，另一方面，安装内侧形成为软橡胶层而衰减来自路面的输入、振动，因此能够兼顾操纵稳定性和舒适性。 

另一特征所涉及的技术方案的主旨在于，将上述胎面部的轮胎宽度方向的任意位置作为边界位置，以上述边界位置为界线将胎面部划分出包含外侧区间和内侧区间在内的至少2个以上区间，上述各个区间的上述基部胶层的厚度各不相同，并且在同一上述区间中的上述基部胶层的厚度是恒定的。 

采用该特征，能够根据轮胎目标性能以边界位置为界限在轮胎宽度方向的外侧和内侧上明确且细微地改变轮胎特性。另外，能够抑制胎面部的刚性的极端变化。 

另一特征所涉及的技术方案的主旨在于，以边界位置为界限而相邻的区间的上述基部胶层的厚度设定为，厚度较厚的区间的厚度为厚度较薄的区间的厚度的120％～300％。 

采用该特征，在以边界位置为界限的基部胶层的厚度变化不足120％时，不太可能通过改变基部胶层的厚度来提高舒适性，另外，在厚度变化大于300％时，胎面部的刚性以边界位置为界限产生极端的变化，操纵的响应性因转向角的影响而急速改变，从而使操作稳定性变差。由此，通过将厚度变化限制在120％～300％的范围内，能够可靠地兼顾舒适性和操纵稳定性。 

另一特征所涉及的技术方案的主旨在于，上述边界位置与上述胎面部的槽的位置相匹配。 

采用该特征，由于条形花纹内的刚性不会发生改变，因此很难使操纵稳定性、耐磨损性下降。 

采用本发明，可以提供一种能够同时满足操纵稳定性和舒适性(乘车舒适性、静音性)的充气轮胎。 

附图说明

图1表示本发明的一个实施方式，是充气轮胎的剖视图。 

图2是表示本发明的另一实施方式的充气轮胎的剖视图。 

图3是在以往通常采用的充气轮胎的剖视图。 

图4是表示以往例、实施例以及比较例的各轮胎的构造(基部胶层的厚度变化为2个区间)和性能试验的评价结果的图。 

图5是表示实施例和比较例的各轮胎的构造(基部胶层的厚度变化为3个区间)和性能试验的评价结果的图。 

具体实施方式

下面，根据附图说明本发明的实施方式。图1是本发明的一个实施方式中的充气轮胎的剖视图，图2是表示本发明的另一实施方式的充气轮胎的剖视图，图3是在以往通常采用的充气轮胎的剖视图。如图1所示，充气轮胎1指定了向车辆安装时的外侧和内侧，其构造如下所述。即，充气轮胎1包括：一对胎圈加强部2，其沿着轮胎宽度方向空出间隔地配置，由胎圈芯2a和填充胶条2b构成；胎体层3，其为环状(toroidal)，胎体层3的一对两端部在胎圈加强部2的周围折回；带束层4，其配置在该胎体层3的轮胎径向的外侧；胎面部5，其配置在该带束层4的轮胎径向的外侧，与行使路面接触；一对胎侧部6，其配置在胎体层3的两侧面的外侧；胎圈部7，其覆盖胎体层3的两端的开口端，安装在胎轮(未图示)上。 

胎面部5形成为具有基部胶层10和冠部胶层11的双层构造；上述基部胶层10配置在轮胎径向的内侧；上述冠部胶层11配置在轮胎径向的外侧。冠部胶层11直接与行使路面接触，在作为冠部胶层11的接地侧的外表面侧上沿周向在适当位置上形成有槽11a。通过该多个槽11a在表面一侧形成多个条形花纹11b。 

基部胶层10和冠部胶层11由储能模量彼此不同的橡胶材料形成，在本实施方式中，基部胶层10由储能模量低于冠部胶层11的储能模量的橡胶材料形成。储能模量在摄氏30度的环境中的高低表现橡胶的所谓“硬”、“软”，储能模量高的橡胶为“硬”橡胶，储能模量低的橡胶为“软”橡胶。即，在本实施方式中，基部胶层10由软的橡胶材料形成，冠部胶层11由硬的橡胶材料形成。 

胎面部5在轮胎宽度方向的总厚度基本均匀(例如为11mm左右)，但是基部胶层10和冠部胶层11的厚度能够如下那样地改变。即，将胎面部5在轮胎宽度方向的任意位置设为边界位置A，以该边界位置A为界限，安装于车辆时的内侧区间L1中的基部胶层10的厚度t1较厚，安装于车辆时的外侧区间L2的基部胶层10的厚度t2较薄。冠部胶层11的厚度分布与基部胶层10相反，在内侧区间L1处较薄，在外侧区间L2处较厚。同一区间内的基部胶层10以及冠部胶层11的各处厚度大致均匀。 

在此，基部胶层10的厚度t1是指距离带束层4的表面的厚度，冠部胶层11的厚度是指从基部胶层10的表面到轮胎表面(冠部胶层11的表面)的厚度。 

在本实施方式中，边界位置A与胎面部5的槽11a的位置相对应。 

另外，以边界位置A为界限而相邻的内侧区间L1和外侧区间L2的基部胶层10的厚度t1、t2设定在如下范围：厚度较厚的内侧区间L1的t1设定在厚度较薄的外侧区间L2的t2的120％～300％的范围内。 

另外，对于基部胶层10和冠部胶层11的厚度，由于在硫化成型时要将模具压入冠部胶层11中而进行成形，因此基部胶层10和冠部胶层11的厚度在轮胎宽度方向均有些偏差，在本申请中，将在规定区间内的平均厚度分别视为基部胶层10和冠部胶层11的厚度。 

在上述结构的充气轮胎1中，由于下述理由能同时满足操纵稳定性和舒适性(乘车舒适性、静音性)。对于安装于车辆上的状态下的充气轮胎1，相对于轮胎赤道面O1处于车辆安装外侧上的部分比内侧部分对提高操纵稳定性具有更明显的作用。这是因为，在决定操纵稳定性的转弯时的状况中，车辆的重心 向转弯外侧移动，转弯外侧的充气轮胎1、特别是在车辆安装外侧的部分上承受更大的负荷。即，该部分的刚性高、能产生很大的侧抗力有利于提高操纵稳定性。 

另一方面，相对于轮胎赤道面O1处于车辆安装内侧的部分对舒适性的帮助较大。目前，几乎在所有的车辆中，用于组成充气轮胎1的车轮都为具有所谓的“偏置”(车轮的赤道面与用于结合车轮和车轴的轮毂面在宽度方向上的偏差量)的形状，轮毂面向车辆安装外侧偏置。因此，在被在轮毂面上结合的车轴支承的车轮-轮胎***中，距离轮毂面较近的车辆安装外侧的部分的刚性较高，距离轮毂面较远的车辆安装内侧的部分的刚性较低。因此，对于由行驶过程中行驶面的凹凸、行驶面上的障碍物等施加的振动输入，车辆安装内侧的部分比外侧部分容易振动，在充气轮胎的车辆安装内侧部分上提高振动吸收性、减震性能有效提高舒适性。 

对于本实施方式的充气轮胎，基部胶层10由储能模量低于冠部胶层11的储能模量的橡胶材料形成，基部胶层10的厚度分布为，以边界位置A为界限使轮胎宽度方向的外侧区间L2较薄，轮胎宽度方向的内侧区间L1较厚。因而，胎面部5的车辆安装外侧形成为所谓的硬橡胶构造，因此能够在转弯时产生很大的侧抗力。另外，胎面部5的车辆安装内侧形成为所谓的软橡胶构造，因此能够提高胎面部5的振动吸收性、减震性。由此，能够同时满足操纵稳定性和舒适性(乘车舒适性、静音性)。 

在本实施方式中，基部胶层10由储能模量低于冠部胶层11的储能模量的橡胶材料形成，基部胶层10的厚度t1、t2设定为，轮胎宽度方向的外侧较薄，轮胎宽度方向的内侧较厚。因而，由于与行驶路面接触的冠部胶层11是硬橡胶材料，因此能够直接有助于提高操纵稳定性，并且由于将来自行驶路面的凹凸输 入、接地反作用力传递给胎体、甚至车轴的基部胶层10是软橡胶材料，因此能够有效帮助提高舒适性。 

在本实施方式中，以胎面部5在轮胎宽度方向的任意位置为边界位置A，以该边界位置A为界限使基部胶层10的厚度不同。因而，能够根据轮胎的目标性能，以边界位置A为界限在轮胎宽度方向的外侧和内侧明显改变轮胎特性。另外，基部胶层10在轮胎宽度方向上遍及整个冠部胶层11地设置，从而不会发生在只是局部设有基部胶的情况下可能产生的在基部胶端部的故障，提高胎面部5的耐久性。 

在本实施方式中，边界位置A与胎面部5的槽11a的位置相对应。因而，条形花纹11b内的刚性不会发生变化，所以不会使操纵稳定性、耐磨损性下降。 

在本实施方式中，以边界位置A为界限而相邻的区间的基部胶层10的厚度t1、t2设定为：厚度较厚的区间L1的t1为厚度较薄的区间L2的t2的120％～300％。在以边界位置A为界限的基部胶层10的厚度变化不足120％时，不大可能通过改变基部胶层10的厚度来提高舒适性。另外，在厚度变化大于300％时，胎面部5的刚性以边界位置为界限而产生极端的变化，操纵的响应性因转向角而急速改变，从而使操作稳定性变差。由此，通过将厚度变化限制在120％～300％的范围内，能够可靠地满足提高舒适性和操纵稳定性。 

在本实施方式中，基部胶层10由储能模量低于冠部胶层11的储能模量的橡胶材料形成，基部胶层10在轮胎宽度方向的内侧比轮胎宽度方向的外侧厚，但可将储能模量的高低情况相反的花纹作为变形例。即，变形例的结构是，利用储能模量高于冠部胶层11的储能模量的橡胶材料形成基部胶层10，将基部胶层10的厚度形成为轮胎宽度方向的外侧比轮胎宽度方向的内 侧厚。在该种结构中，也能够依据与上述实施方式相同的理由同时满足操纵稳定性和舒适性(乘车舒适性、静音性)。并且，从耐久性以及耐磨损性的观点出发，与行驶面相接触的冠部胶需要有一定程度的硬度，由于有这种制约，采用较硬地形成冠部胶、较软地形成基部胶的方式更能提高舒适性。 

在本实施方式中，边界位置A为1个，其将胎面部5划分成2个区间L1、L2，但是也可以设置2个以上的边界位置A，将胎面部5划分成3个以上的区间。并且，也可以自外侧朝向内侧地使基部胶层10的厚度改变为3个阶段以上。在将胎面部5划分成3个以上的区间的情况下，以边界位置A为界限而相邻的区间的基部胶层10的厚度同样是如下地设定：较厚的区间处于较薄的区间的120％～300％的范围内。 

采用该种结构，能够根据充气轮胎的目标性能沿着轮胎宽度方向细微地改变轮胎特性。另外，能够抑制胎面部5的刚性的极端变化。 

另外，图2所示的充气轮胎1的基部胶层10由储能模量高于冠部胶层11的储能模量的橡胶材料形成，基部胶层10的厚度形成为，以边界位置A为界限使轮胎宽度方向的外侧区间L2较厚，轮胎宽度方向的内侧区间L1较薄。因而，胎面部5的车辆安装外侧形成为所谓的硬橡胶构造，因此能够与上述实施方式同样地在转弯时产生很大的侧抗力。另外，胎面部5的车辆安装内侧形成为所谓的软橡胶构造，因此能够提高胎面部5的振动吸收性、减震性。由此，能够同时满足操纵稳定性和舒适性(乘车舒适性、静音性)。 

实施例 

接下来，进行了证明本发明的充气轮胎的效果的比较实验，在此进行说明。实验所用的轮胎是实现了上述实施方式的实施 例1～4的轮胎、以往例的轮胎和比较例1～5的轮胎。各轮胎的尺寸是225/55R17，轮圈尺寸是7.5J×17，轮胎内压是220kPa。试验用车是丰田的CELSIOR(商标名)，乘车人数是2名(负荷)。 

如图4所示，在以往例的轮胎中，胎面部由2层橡胶构成且冠部胶、基部胶的厚度在整个胎面上是恒定的。在实施例1、2的轮胎以及比较例1～3的轮胎中，胎面部由2层橡胶构成，且胎面部被划分成内侧区间L1和外侧区间L2这2个区间，各区间的基部胶层的厚度t1、t2是不同的。在实施例1、2的轮胎中，内侧区间L1的基部胶层的厚度被限制在外侧区间L2的基部胶层的厚度的120％～300％的范围内，在比较例1～3的轮胎中，内侧区间L1的基部胶层的厚度处于外侧区间L2的基部胶层的厚度的120％～300％的范围之外。 

如图5所示，在实施例3、4的轮胎以及比较例4、5的轮胎中，胎面部由2层橡胶构成，且胎面部被划分成内侧区间L1、中央区间L2和外侧区间L3这3个区间，各区间的基部胶层的厚度不同。在实施例3、4的轮胎中，中央区间L2的基部胶层的厚度处于外侧区间L3的基部胶层的厚度的120％～300％的范围内，内侧区间L1的基部胶层的厚度处于中央区间L2的基部胶层的厚度的120％～300％的范围内，在比较例4、5中，中央区间L2的基部胶层的厚度处于外侧区间L3的基部胶层的厚度的120％～300％的范围之外，内侧区间L1的基部胶层的厚度处于中央区间L2的基部胶层的厚度的120％～300％的范围之外。 

(1)关于舒适性，在上述各轮胎、车辆、条件下，在由包括较长直线部分在内的环形道路以及转弯较多的操纵评价路等组成的试验道路上，以从低速到100km/h左右的驾驶员通常在公路上采用的速度范围驾驶实车，驾驶员以10分为满分对乘 车舒适度、车内噪音进行了感觉评价。 

(2)关于操纵稳定性，在上述各轮胎、车辆、条件下，在由包括较长直线部分在内的环形道路以及转弯较多的操纵评价路面等组成的试验道路上，以从低速到100km/h左右的驾驶员通常在公路上采用的速度范围驾驶实车，驾驶员以10分为满分对在干燥路面上的操纵稳定性进行了感觉评价。 

由图4以及图5的实验结果可知，证实了各实施例的轮胎保持与以往例的轮胎相同程度的操纵稳定性，而在舒适性方面比以往例的轮胎优秀。 

如上所述，通过本发明的一个实施方式公开了本发明的内容，但是并不应该理解为构成该公开内容的一部分的论述以及附图限定了本发明。本领域技术人员能够根据该公开内容获知各种代替实施方式。 

本发明当然包括未在此说明的各种实施方式等。因而，本发明的保护范围只由根据上述说明作成的妥当的权利要求书所涉及的技术特征决定。 

另外，本发明的说明书是在参照了日本特许申请第2007-130227号(2007年5月16日提出申请)公报的所有内容的基础之上做成的。 

工业实用性

如上所述，本发明的充气轮胎能够同时满足操纵稳定性和舒适性(乘车舒适性、静音性)，因此是有用的。 

Claims (6)

1.一种充气轮胎，该充气轮胎指定了向车辆安装时的外侧和内侧，胎面部以至少层叠2层橡胶材料的方式形成，构成上述胎面部的2层分别由储能模量不同的橡胶材料形成，其特征在于，

构成上述胎面部的2层橡胶材料的厚度比例在轮胎宽度方向的外侧和内侧是不同的，将由构成上述胎面部的各层决定的总储能模量设定如下：在轮胎宽度方向的外侧的总储能模量高于在轮胎宽度方向的内侧的总储能模量。

2.根据权利要求1所述的充气轮胎，其特征在于，

上述胎面部由配置在轮胎径向内侧的基部胶层和配置在轮胎径向外侧的冠部胶层这2层构成；

上述基部胶层由储能模量低于上述冠部胶层的储能模量的橡胶材料形成；

将上述基部胶层的厚度设定为：轮胎宽度方向的外侧的厚度比轮胎宽度方向的内侧的厚度薄。

3.根据权利要求1所述的充气轮胎，其特征在于，

上述胎面部由配置在轮胎径向内侧的基部胶层和配置在轮胎径向外侧的冠部胶层这2层构成；

上述基部胶层由储能模量高于上述冠部胶层的储能模量的橡胶材料形成；

将上述基部胶层的厚度设定为：轮胎宽度方向的外侧的厚度比轮胎宽度方向的内侧的厚度厚。

4.根据权利要求2或3中所述的充气轮胎，其特征在于，

将上述胎面部的轮胎宽度方向的任意位置设为边界位置，以上述边界位置为界线将胎面部划分为包含外侧区间和内侧区间在内的至少2个区间，上述各个区间的上述基部胶层的厚度各不相同，并且在同一上述区间中的上述基部胶层的厚度恒定。

5.根据权利要求4所述的充气轮胎，其特征在于，

将以上述边界位置为界限而相邻的区间的上述基部胶层的厚度设定为：厚度较厚的区间的厚度为厚度较薄的区间的厚度的120％～300％。

6.根据权利要求5所述的充气轮胎，其特征在于，

上述边界位置是与上述胎面部的槽的位置对应的位置。

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