CN101873940B - 充气子午线轮胎 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种充气子午线轮胎，该充气子午线轮胎是在圆周方向带束层中使用波浪形压型钢丝帘线的充气子午线轮胎，其中，通过提高所述波浪形压型钢丝帘线的耐久性，能够防止由受力增大所引起的钢丝帘线的疲劳断裂。所述充气子午线轮胎以横跨左右一对胎圈部之间的环状延伸的胎体层(1)为骨架，在该胎体层的轮胎半径方向外侧顺次层叠设置带束层(2)和胎面层(5)而成。带束层(2)包括至少1层由沿轮胎圆周方向延伸的多根波浪形或锯齿形的压型钢丝帘线构成的圆周方向带束层(3)，并且，取出该圆周方向带束层的钢丝帘线情况下，取出后的钢丝帘线的压型的曲率半径R在大于等于18mm且小于等于125mm的范围内。

Description

充气子午线轮胎

技术领域

本发明涉及充气子午线轮胎(以下也仅称作“轮胎”)，具体来说，涉及具有由沿轮胎圆周方向延伸的多根波浪形或锯齿形的压型钢丝帘线构成的圆周方向带束层的充气子午线轮胎。

背景技术

一直以来，作为充气子午轮胎的带束层，采用沿轮胎圆周方向设置圆周方向带束层，众所周知的是，所述圆周方向带束层能应用波浪形或锯齿形的压型帘线。

例如，在专利文献1中公开了以下内容：在卡车、公共汽车及越野车等高内压情况下使用的重载荷用子午线轮胎，特别是扁平的轮胎中，使用将波浪形或锯齿形的沿轮胎赤道面延伸的多根帘线或单丝作为加强元件，并使用橡胶包覆所述加强元件后形成的多层带束层替换由倾斜设置的帘线形成的带束层，或者将所述多层带束层追加于所述带束层使用。

并且在专利文献2中公开了以下内容：胎体层周围的胎面部为2层斜交的带束层和沿轮胎圆周方向排列帘线的胎冠强化层，该胎冠强化层呈带状，位于带束层下层，由至少1层波浪形(或者锯齿形)的许多帘线(或者单丝)的加强元件构成，从而能够在不增加轮胎重量情况下有效地防止脱层。

但是同时，由于沿轮胎圆周方向排列的带状胎冠强化层中的帘线等通常在圆周方向螺旋状卷绕，当外部损伤等到达沿轮胎圆周方向的胎冠强化层附近时，有可能水分从外部进入，所述水分容易沿圆周长度方向扩散。因此，需要确保外套丝之间的单丝-单丝间隔大于所需间隔，并且在钢丝帘线内部渗入橡胶，从而防止水分的扩散。

作为使橡胶渗入钢丝帘线内部的技术，在专利文献3中公开了一种充气大型子午线轮胎，该轮胎在带束层应用使埋设于轮胎带束层状态下的钢丝帘线的压型曲率半径R为23mm左右的钢丝帘线。

专利文件1：日本特开平11-245617号公报

专利文献2：日本特许第2623003号公报

专利文献3：日本特许第3444925号公报

但是，在加工为波浪形或锯齿形的钢丝帘线中，因为其压型部分的局部曲率半径R变小，存在该部分容易发生由轮胎圆周方向的受力所引起的弯曲应变的集中的问题。这成为钢丝帘线耐久性能降低的主要原因。

并且，在具有由波浪形或锯齿形的压型钢丝帘线构成的圆周方向带束层的轮胎中，从其结构来说，会给予圆周方向带束层很大负担。由于圆周方向带束层直接承受轮胎转动时的应变，在轮胎转动时要承受反复的应变变形。因此，与今后轮胎尺寸大型化及扁平化所导致的负担增大相伴地，人们担心会发生由受力增大引起的脱层等耐久性降低现象，所以当务之急是试图提高圆周方向带束层的耐久性。

并且，为了提高圆周方向带束层的耐久性，人们也期望进一步提高加强帘线的耐腐蚀性。

发明内容

本发明的目的是提供一种技术，针对在圆周方向带束层中使用波浪形或锯齿形的压型钢丝帘线的充气子午线轮胎，通过提高所述圆周方向带束层的耐久性，能够防止特别是今后受力增大时可能会发生的钢丝帘线疲劳断裂。

并且，本发明的其它目的为在达成上述目的的同时，提供一种能够进一步提高带束层加强帘线的耐腐蚀性能的充气子午线轮胎。

本发明的发明者为了解决上述课题经过专心研究后发现，通过设定较大的波浪形或锯齿形的压型钢丝帘线的压型部的曲率半径R，能够分散该部分的弯曲应变的集中，提高帘线的耐久性，进而完成本发明。

即，本发明提供的是充气子午线轮胎，其以横跨左右一对胎圈部之间的环状延伸的胎体层为骨架，通过在该胎体层的轮胎半径方向外侧顺次层叠设置带束层和胎面层而成，该充气子午线轮胎特征在于，所述带束层包括至少1层由沿轮胎圆周方向延伸的多根波浪形或锯齿形的压型钢丝帘线构成的圆周方向带束层，并且，取出该圆周方向带束层的钢丝帘线情况下所取出后的钢丝帘线的压型的曲率半径R在大于等于18mm且小于等于125mm的范围内。

在本发明中，所述圆周方向带束层的钢丝帘线为由具有大于等于0.12mm且小于等于0.45mm的单丝直径的单丝构成的加捻帘线，优选其具有大于等于1.20mm且小于等于3.00mm的帘线直径，并且，具有大于等于0.3％且小于等于3.0％范围内的初始拉伸应变量。并且，优选所述带束层包括1层至4层所述圆周方向带束层，也优选所述带束层包括1层至3层由沿相对于轮胎圆周方向相倾斜的方向延伸的帘线构成的斜交带束层。

并且，在本发明中，所述钢丝帘线是将由多根钢丝单丝捻成2层或3层的层捻钢丝帘线压型成波浪形或锯齿形后形成，至少外套丝之间的单丝-单丝间隔ΔL与外套丝直径df的比值ΔL/df优选为0.08～1.00。

根据本发明，通过上述结构，实现了能够提高圆周方向带束层的波浪形压型钢丝帘线的耐久性、并有效防止钢丝帘线疲劳断裂的充气子午线轮胎。并且同时，实现了能够提高耐腐蚀性能的的充气子午线轮胎。

附图说明

图1是本发明一个例子中的充气子午线轮胎的胎面附近的放大剖面图。

图2是加工成波浪形的钢丝帘线的示意图。

图3是示出钢丝帘线的应变-载荷曲线的图表。

图4是外套丝直径df以及单丝-单丝间隔ΔL的说明图。

附图标记说明

1、胎体层

2、带束层

3、圆周方向带束层

4、斜交带束层

5、胎面层

10、充气子午线轮胎

20、钢丝单丝

R、钢丝帘线的压型的曲率半径

df、外套丝直径

ΔL、单丝-单丝间隔

a、振幅

λ、波长

具体实施方式

接下来，参照附图，对本发明的优选实施方式进行详细说明。

在图1中，放大表示本发明的一个例子中的充气子午线轮胎的胎面部附近的剖面图。图示的本发明的充气子午线轮胎10为以横跨左右一对胎圈部(图中未示出)之间的环状延伸的胎体层1为骨架，在所述胎体层的轮胎半径方向外侧顺次层叠设置带束层2和胎面层5而成。

在本发明中，带束层2包括至少1层由沿轮胎圆周方向延伸的多根波浪形或锯齿形的压型钢丝帘线构成的圆周方向带束层3，图示实施例中包括2层圆周方向带束层3，在不改变形状情况下从轮胎中的圆周方向带束层3取出的钢丝帘线，其压型的曲率半径R在大于等于18mm且小于等于125mm的范围内，优选在大于等于20mm且小于等于75mm的范围内。

如上所述，在波浪形或锯齿形的压型钢丝帘线中，在压型部产生弯曲应变的集中，由于今后尺寸大型化等引起的受力增大，可能会以所述压型部为起始点发生钢丝帘线的疲劳断裂。为了防止所述疲劳断裂发生，有效的方法是增大所述压型部的曲率半径R，从而缓和弯曲应变的集中。在本发明中，通过将所述压型部的曲率半径R设定在上述范围内，有效地缓和了弯曲应变的集中，能够防止疲劳断裂的发生。

在此，如图2所示，定义本发明中的压型部的曲率半径R为，将加工成波浪形或锯齿形的钢丝帘线20(振幅a，波长λ)的压型部作为近似圆弧所测定到的曲率半径。具体来说，理想的曲率半径R是振幅a及波长λ的函数：R＝1/a(λ/2π)²。所述曲率半径R小于18mm的情况下，不能充分缓和弯曲应变，相应地在压型部容易产生应变的集中，导致帘线抗疲劳性降低。另一方面，所述曲率半径R超过125mm的情况下，由于不能确保轮胎中所需钢丝量，在其他性能方面，例如不易确保轮胎制造时所需的初始应变，也可能会产生压曲不良等现象。

并且，从轮胎中取出的加工为波浪形或锯齿形的钢丝帘线的波长λ为20mm～120mm，并且，优选振幅a与λ的比值满足下式关系：0.025≤a/λ≤0.065。

并且，构成圆周方向带束层3的上述钢丝帘线为由单丝直径在大于等于0.12mm且小于等于0.45mm、优选大于等于0.15mm且小于等于0.36mm的范围内的单丝构成的加捻帘线，帘线直径为大于等于1.20mm且小于等于3.00mm，特别优选在大于等于1.20mm且小于等于2.00mm的范围内，并且，初始拉伸应变量为大于等于0.3％且小于等于3.0％，特别优选在大于等于0.9％且小于等于2.0％范围内。通过使用此种钢丝帘线，能够更加良好地确保帘线的耐久性。

上述钢丝帘线的初始拉伸应变量小于0.3％情况下，内压时及增大胎径时帘线会被拉断，轮胎压曲时不能变为正常形状，将导致不均匀磨损性恶化。另一方面，帘线的初始拉伸应变量超过3.0％情况下，由内压引起的胎径增大会过度，由此会使轮胎表面的胎面橡胶处于拉伸状态，导致耐磨性和抗剪切性降低。在此，如图3所示，钢丝帘线的初始拉伸应变量在帘线的应变-载荷曲线中定义。

特别地，作为上述圆周方向带束层3的钢丝帘线，优选使用上述曲率半径R在大于等于20mm且小于等于30mm范围内的强度为2500MPa以上的钢材，或者使用上述曲率半径R在大于等于30mm且小于等于75mm范围内的强度为2900MPa以上的钢材。使用的钢材的强度在该范围以下的情况下，由于轮胎中所需的钢丝帘线的强度不足而不优选使用。

并且，作为适合本发明的钢丝帘线，能够例举出将由多根钢丝单丝捻成2层或3层的层捻钢丝帘线压型成波浪形或锯齿形所形成的钢丝帘线。在所述钢丝帘线中，优选至少外套丝之间的单丝-单丝间隔ΔL和外套丝直径df的比值ΔL/df为0.08～1.00，更加优选在0.20～0.70的范围内。

图4是示出外套丝之间的单丝-单丝间隔ΔL及单丝直径df的说明图。通过使ΔL/df的值为0.08～1.00，橡胶充分渗入钢丝帘线内部，使得帘线内充填有橡胶。其结果为，即使例如水分从外部进入，也能够防止水分在长度方向扩散。相反，ΔL/df的值超过1.00情况下，在反复拉伸受力时每个单丝的张力平衡会被破坏，产生钢丝帘线的耐久性降低的问题，另一方面，ΔL/df的值低于0.08情况下，橡胶不易渗入钢丝帘线内部，使得带束层加强帘线的耐腐蚀性能的效果不充分。

并且，在本发明中，优选df的值在0.15～0.36范围内。df的值低于0.15mm情况下，确保钢丝帘线的耐久性变得困难，另一方面，df的值超过0.36情况下，橡胶渗入钢丝帘线的内部变得困难，从而不能良好地获得本发明的效果。

单丝-单丝间隔ΔL能够通过例如减少外套部(sheath)的单丝根数或增加芯部的单丝根数来进行调整。此外，还能够通过仅使外套部的单丝直径变细，仅使芯部的单丝直径***，使单丝的捻线间距变小，或者使压型时的张力变小等方法或这些方法的组合来进行调整。

在本发明中，带束层2包括至少1层上述圆周方向带束层3，优选包括1层至4层上述圆周方向带束层3。包括5层或5层以上的圆周方向带束层3情况下，带束层2整体厚度过厚，导致重量增加及耐发热性劣化，优选圆周方向带束层为1～4层。并且，圆周方向带束层3还能够由将钢丝帘线作为整体沿圆周方向排列而成的带构成。

并且，优选带束层2除了上述圆周方向带束层3之外，还包括1层至3层由沿相对于轮胎圆周方向倾斜延伸的帘线所构成的斜交带束层4。在图示例子中，设置有2层彼此间相互斜交的斜交带束层4。不设置斜交带束层4情况下，有不能抑制轮胎宽度方向的变形、产生不均匀磨损性劣化的情况。另一方面，设置4层或4层以上的斜交带束层4情况下，整体厚度过厚，有可能导致重量增加及耐发热性的劣化。

并且，在本发明的轮胎10中，于胎体层1的胎冠部的轮胎半径方向外侧设置的胎面层5的表面上形成有适当的胎面花纹，在轮胎的最内层设置有内衬层(图中未示出)。而且，在本发明的轮胎中，作为轮胎内填充的气体，能够使用普通的例如改变氧分压的空气，或者使用氮气等惰性气体。

下面，通过实施例对本发明进行更详细说明。

(实施例1～5，比较例1～5)

如下表1、2所示地分别改变应用于圆周方向带束层的钢丝帘线(3层加捻：3+9+15结构)的波浪形压型条件情况下，制造具有图1所示结构的轮胎型号为495/45R22.5的充气子午线轮胎。

在各个供试验的轮胎中，带束层2为包括2层由沿轮胎圆周方向延伸的多根波浪形钢丝帘线构成的圆周方向带束层3和2层沿相对于轮胎圆周方向倾斜的方向延伸的帘线构成的斜交带束层4的结构。

(疲劳特性评价)

进行以下室内试验：使各个供试验轮胎在处于正常内压、正常载荷的120％的负载条件下以60km/h行进7.0万km，试验后，通过进行X射线检查来评价各个供试验轮胎中的钢丝帘线的疲劳特性。在X射线检查中，定义无帘线断裂的情况为◎，虽然发现少许帘线断裂但在实际应用中无问题的情况为○，有帘线断裂的情况为×。其结果合并在下述表1、2中表示。

(表1)

(表2)

如上述表1、2所示，在将满足本发明相关条件的波浪形压型钢丝帘线应用于圆周方向带束层的实施例的充气子午线轮胎中，证实了能够提高钢丝帘线的耐久性。

下面，通过实施例对本发明进行更详细说明。

(实施例6～10及比较例6～11)

将具有下表3、4中所示帘线结构、单丝直径的钢丝帘线加工成为规定的压型曲率半径及ΔL/df，从而制造各个钢丝帘线。

接下来，和实施例1相同地，将获得的各个钢丝帘线应用于具有图1所示结构的轮胎(轮胎型号495/45R22.5，全部层数：4层，斜交带束层：2层，以及带束层加强层：2层)，分别制造各个供试验的轮胎。随后，使用所获得的轮胎，对其橡胶渗透率、水分扩散率及帘线疲劳性进行评价。将结果合并入下述表3及表4中。此外，橡胶渗透率、水分扩散率及疲劳性的定义如下所述。

(橡胶渗透率)

从应用供试验的钢丝帘线制造的各个轮胎中取出钢丝帘线，拆掉全部的外层单丝，取出芯部后，从4个方向测定被橡胶覆盖的芯丝的长度，通过下式(1)计算出结果。橡胶渗透率(％)＝橡胶覆盖长度(mm)/试样长度(mm)×100(1)

(水分扩散率)

从应用供试验的钢丝帘线制造的各个轮胎中取出钢丝帘线，初始载荷＝强度×0.2，重复载荷＝强度×0.05，在环境湿度90％的条件下，测定其在施加1000万次重复应变后的水分扩散率。水分扩散率需要找到最长的腐蚀痕迹，根据下式(2)算出结果。

水分扩散率(％)＝最大腐蚀长度(mm)/卡盘(chuck)间隔长度(mm)×100                   (2)

(帘线疲劳性)

进行以下实车试验：使应用供试验的钢丝帘线制造的各个轮胎在处于正常内压、正常载荷的120％的负荷条件下行进。试验后，通过进行X射线检查来进行评价。对于带束层端部的钢丝帘线来说，定义疲劳性良好为○，不好为×。

(续下页)

(表3)

(表4)

通过上表3、4，可以看出对于本发明的轮胎来说，增大了橡胶渗透率，改善了水分扩散率，提高了耐腐蚀性。并且，将所述优点合并后提高了轮胎中的帘线的抗疲劳性。虽然比较例10及11的帘线抗疲劳性结果为“○”，但是其与帘线曲率半径为125mm以下的实施例7～8相比还是具有一些劣势。

Claims (4)

1.一种充气子午线轮胎，所述充气子午线轮胎以横跨左右一对胎圈部之间的环状延伸的胎体层为骨架，通过在该胎体层的轮胎半径方向外侧顺次层叠设置带束层和胎面层而成，其特征在于，所述带束层包括至少1层由沿轮胎圆周方向延伸的多根波浪形或锯齿形的压型钢丝帘线构成的圆周方向带束层，并且，取出该圆周方向带束层的钢丝帘线情况下，取出后的钢丝帘线的压型的曲率半径R在大于等于18mm且小于等于125mm的范围内，其中，所述曲率半径R为，将加工成波浪形或锯齿形的所述钢丝帘线的压型部作为近似圆弧所测定到的曲率半径，

所述圆周方向带束层的钢丝帘线是由单丝直径大于等于0.12mm且小于等于0.45mm的单丝所构成的加捻帘线，该钢丝帘线具有大于等于1.20mm且小于等于3.00mm的帘线直径，并且，其具有大于等于0.3％且小于等于3.0％范围内的初始拉伸应变量。

2.根据权利要求1所述的充气子午线轮胎，其特征在于，所述带束层包括1层至4层所述圆周方向带束层。

3.根据权利要求1所述的充气子午线轮胎，其特征在于，所述带束层包括1层至3层由沿相对于轮胎圆周方向倾斜的方向延伸的帘线构成的斜交带束层。

4.根据权利要求1所述的充气子午线轮胎，其特征在于，所述钢丝帘线是将由多根钢丝单丝捻成2层或3层的层捻钢丝帘线压型成波浪形或锯齿形而形成的，至少外套丝之间的单丝-单丝间隔△L与外套丝直径df的比值△L/df为0.08～1.00。

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