CN102896982A

CN102896982A - 充气轮胎

Info

Publication number: CN102896982A
Application number: CN2012102396127A
Authority: CN
Inventors: 永井邦彦
Original assignee: Toyo Tire and Rubber Co Ltd
Current assignee: Toyo Tire Corp
Priority date: 2011-07-26
Filing date: 2012-07-11
Publication date: 2013-01-30
Anticipated expiration: 2032-07-11
Also published as: CN102896982B; JP5389868B2; US9333812B2; EP2551129A1; CN104985991A; JP2013023200A; CN104985991B; EP2551129B1; US20130025753A1

Abstract

本发明的课题在于提供一种确保操纵稳定性并能够良好地发挥降低滚动阻力的效果和提高湿地制动性能的效果的充气轮胎。解决方法如下：设在胎面部(3)的帘布层(7)外侧的胎面胶(10)具有由非导电性橡胶形成且构成接地面的顶部(12)、设在顶部(12)的轮胎径向内侧的基部(11)、由导电性橡胶形成且沿着胎面胶(10)的厚度方向(TD)延伸从而从接地面到达胎面胶(10)的导电部(13)。胎面胶(10)的厚度方向(TD)的中央部的导电部(13)的厚度设置得相对大，胎面胶(10)的厚度方向(TD)的两端部的导电部(13)的厚度设置得相对小。

Description

充气轮胎

技术领域

本发明涉及一种能够将在车身或轮胎上产生的静电释放到路面的充气轮胎。

背景技术

近年来，提出了一种充气轮胎，该充气轮胎旨在实现与耗油率性能关系密切的滚动阻力的降低、湿路面上的制动性能(湿地制动性能)的提高为目的，对胎面胶混合了高比率的二氧化硅。然而，该胎面胶与混合了高比率的炭黑的充气轮胎相比电阻高，妨碍将在车身或轮胎产生的静电向路面的释放，因此具有容易产生收音机噪声等不良状况的问题。

因此，研发了如下充气轮胎，即：将由混合了炭黑等导电性橡胶构成的导电部埋设于由混合了二氧化硅等非导电性橡胶构成的胎面胶中，从而使其发挥通电性能。例如，专利文献1-3记载的轮胎中，如图5-8所示，在具备由非导电性橡胶构成的顶部的胎面胶10a-10d，设置在轮胎宽度方向分割该胎面胶的导电部18-21，从而形成用于释放静电的导电通路。

然而，根据本发明人的研究可知：在图5的胎面胶10a中，由于转弯时导电部18从横向对非导电性橡胶的支撑不够充分，轮胎外侧和内侧的刚性失去平衡，从而容易使操纵稳定性降低。如果增加导电部18的厚度，则存在操纵稳定性被改善的趋势，但是，在此情况下，使得通过在胎面胶上使用非导电性橡胶而获得的改善效果，即降低滚动阻力的效果和提高湿地制动性能的效果被破坏。

另一方面，图6的胎面胶10b中，与胎面胶10a相比，导电部19与非导电性橡胶的接触面积大，因此比较容易确保操纵稳定性。然而，导电部19的厚度一样，因此该厚度小时，无法充分支撑非导电性橡胶而容易使操纵稳定性降低，也不利于胎面胶的成型效率。另外，导电部19的厚度大时，会破坏通过在胎面胶上使用非导电性橡胶而获得的改善效果。

图7的胎面胶10c中，导电部20的厚度在胎面胶10c的底面侧变大，对降低滚动阻力的贡献颇大的基部的体积变小，因此降低滚动阻力的效果容易受损。另外，转弯时导电部20从横向对非导电性橡胶的支撑不够充分，因此存在操纵稳定性降低的倾向。

图8的胎面胶10d中，与胎面胶10a相比，导电部21与非导电性橡胶的接触面积大，比较容易确保操纵稳定性。然而，导电部21的厚度在胎面胶10d的底面侧大，则减少基部的体积，因此降低滚动阻力的效果容易受损。不仅如此，导电部21的厚度在接地面侧也大，因此接触于路面的非导电性橡胶减少，因此存在使提高湿地制动性能的效果也受损的倾向。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：专利第2944908号公报

专利文献2：特开平11-139107号公报

专利文献3：特开平11-20426号公报

发明内容

发明要解决的课题

本发明是鉴于上述情况而提出的，其目的在于提供一种确保操纵稳定性并能够良好地发挥降低滚动阻力的效果和提高湿地制动性能的效果的充气轮胎。

解决课题的方法

上述的目的能够通过下述本发明来达成。即，本发明的充气轮胎具备一对胎圈部、从各所述胎圈部向轮胎径向外侧延伸的胎侧部、与所述胎侧部的各自的轮胎径向外侧端相连的胎面部、设在一对所述胎圈部之间的环状帘布层、设在所述胎面部的所述帘布层外侧的胎面胶，其中，所述胎面胶具有：由非导电性橡胶形成且构成接地面的顶部、设在所述顶部的轮胎径向内侧的基部、由导电性橡胶形成且沿着所述胎面胶的厚度方向延伸从而从接地面到达所述胎面胶的底面的导电部，将所述胎面胶的厚度方向的中央部上的所述导电部厚度设置得相对大，将所述胎面胶的厚度方向的两端部上的所述导电部厚度设置得相对小。

根据该构成，能够使胎面胶厚度方向的中央部的导电部厚度变厚，并与如图5的胎面胶相比，导电部与非导电性橡胶的接触面积变大。因此，转弯时导电部能够从横向上充分支撑非导电性橡胶，并保持轮胎外侧和内侧的刚性平衡，从而能够确保操纵稳定性。另外，在胎面胶厚度方向的两端部上导电部的厚度变小，因此能够确保基部的体积和与路面接触的非导电性橡胶，从而能够良好地发挥降低滚动阻力的效果和提高湿地制动性能的效果。

而且，本发明中，导电部在胎面胶厚度方向的中央部的厚度设置得大，因此利用挤压成型法成型胎面胶时，能够提高该胎面胶的成型效率。即，共同挤压多个橡胶时的挤压速度需要与截面积最小的橡胶的挤压速度匹配，因此总体来说速度经常会变慢，但在本发明中，由于导电部在胎面胶厚度方向的中央部上的厚度变大，使导电部的截面积也相应变大，因此加快挤压速度而提高胎面胶的成型效率。

本发明中，优选地，所述导电部在轮胎子午线剖面上大致呈月牙形状。该构成中，导电部两侧的侧面呈向与轮胎宽度方向相同的方向弯曲的形状，因此即使导电部的厚度整体上小，转弯时也能够从横向上充分支撑非导电性橡胶，保持轮胎外侧和内侧的刚性平衡，从而能够确保操纵稳定性。另外，导电性橡胶的体积得到控制，从而能够良好地发挥降低滚动阻力的效果和提高湿地制动性能的效果。

附图说明

图1是表示本发明充气轮胎的一例的轮胎子午线剖面图。

图2是放大表示图1中导电部的剖面图。

图3是表示本发明其他实施方案的胎面胶的剖面图。

图4是表示本发明其他实施方案的胎面胶的剖面图。

图5是表示比较例1的胎面胶的剖面图。

图6是表示比较例2的胎面胶的剖面图。

图7是表示比较例3的胎面胶的剖面图。

图8是表示比较例4的胎面胶的剖面图。

附图标记

1胎圈部

2胎侧部

3胎面部

7帘布层

10胎面胶

11基部

12顶部

13导电部

14导电部

具体实施方式

以下，参照附图对本发明实施方案进行说明。图1所示的充气轮胎T具备：一对胎圈部1；胎侧部2，其从各胎圈部1向轮胎径向外侧延伸；胎面部3，其与该胎侧部2各自的轮胎径向外侧端相连。在胎圈部1配置有用橡胶包覆钢线等收束体的环状胎唇1a、和由硬质橡胶所形成的三角胶1b。

在一对胎圈部1之间设有环状(toroid)的帘布层7，其端部经由胎圈1a以卷起的状态被卡止。帘布层7至少由一层(本实施方案中是两层)帘布层片构成。该帘布层片是通过用顶覆橡胶(toppingrubber)包覆相对轮胎周方向大致以90°角度延伸的帘线而形成的。在帘布层7的内侧设有用于保持气压的内衬橡胶5。

在胎圈部1的帘布层7外侧设有在安装轮辋时与轮辋(未图示)接触的垫带橡胶4。另外，胎侧部2的帘布层7的外侧设有胎侧橡胶9。本实施方案中，帘布层7的顶覆橡胶(帘布层片的顶覆橡胶)、垫带橡胶4、后文的带束层6和带束加强层8的顶覆橡胶分别由导电性橡胶形成，胎侧橡胶9由非导电性橡胶形成。

在胎面部3的帘布层7外侧设置有由多层(本实施方案中是两层)带束层片构成的带束层6、用顶覆橡胶包覆实际上向轮胎周方向延伸的帘线的带束加强层8、和胎面胶10。各带束层片是用顶覆橡胶来包覆相对轮胎轴方向倾斜延伸的帘线而形成的，而且以使这些帘线在各层片之间互相反方向的相交叉的方式层叠。带束加强层8根据需要可以省略。

胎面胶10具有：顶部12，其由非导电性橡胶形成且构成接地面；基部11，其设在顶部12的轮胎径向内侧；导电部13，其由导电性橡胶形成且沿着胎面胶10的厚度方向延伸从而从接地面到达胎面胶10的底面。基部11由与顶部12不同的橡胶所构成，例如采用25℃下的tanδ为0.35以下的低发热性优异的橡胶。本实施方案中示出的是基部11由非导电性橡胶形成的例，但是也可以由导电性橡胶形成。

在此，所谓导电性橡胶是指体积电阻率小于10⁸Ω·cm的橡胶，例如，通过向原料橡胶以高比率混合作为加强剂的炭黑来制得。除了可以混合炭黑之外，也可以混合公知的导电性材料来制得，这些公知的导电性材料包括碳纤维、石墨等碳类，以及金属粉末、金属氧化物、金属薄片、金属纤维等金属类。另外，所谓非导电性橡胶是指体积电阻率为10⁸Ω·cm以上的橡胶，例如通过向原料橡胶以高比率混合作为加强剂的二氧化硅来制得。

作为上述的原料橡胶可以列举天然橡胶、苯乙烯丁二烯橡胶(SBR)、丁二烯橡胶(BR)、异戊二烯橡胶(IR)、丁基橡胶(IIR)等，这些可以单独使用其中一种或者两种以上混合使用。该原料橡胶中可以适当混合硫化剂、硫化促进剂、增塑剂、防老化剂等。

从提高导电部13的耐久性并提高通电性能的观点考虑，形成导电部13的导电性橡胶优选采用满足以下条件的混合，即，氮吸附比表面积：N₂SA(m²/g)×炭黑的混合量(质量％)为1900以上，优选2000以上，并且，邻苯二甲酸二丁酯吸油量：DBP(m1/100g)×炭黑的混合量(质量％)为1500以上，优选满足1700以上。N₂SA基于ASTM D3037-89，DBP基于ASTM D2414-90而求出。

导电部13以在轮胎宽度方向分割胎面胶10的方式设置，其上端露出于接地面，其下端露出于胎面胶10的底面并连接于带束加强层8。在车身或轮胎上产生的静电，通过从轮辋经由垫带橡胶4、帘布层7、带束层6、带束加强层8和导电部13的导电通路被释放到路面上。当用导电性橡胶形成基部11时，形成从轮辋经由垫带橡胶4、帘布层7、基部11和导电部13的导电通路。

露出导电部13的接地面是指，对正规轮辋进行轮辋组装，并在填充正规内压的状态下将轮胎垂直放置在平坦的路面上，施加正规负载时接地于路面的胎面部的表面。正规轮辋是指在包含轮胎所依据的规格的规格体系中，该规格按照不同轮胎而决定的轮辋，例如，当JATMA时为标准轮辋，当TRA时为“设计轮辋：Design Rim”，当ETRTO时为“测量轮辋：Measuring Rim”。

正规内压是指，在包括轮胎所依据的规格的规格体系中，各规格按照不同轮胎而确定的气压，当JATMA时为最高气压，当TRA时为在表“不同冷充气压力下的轮胎负载极限：TIRE LOAD LIMITSAT VARIOUS COLD INFLATION PRESSURES”中记载的最大值，当ETRTO时为“充气压力：INFLATION PRESSURE”，但用于轿车的轮胎的情况下定为180KPa。另外，正规负载是在包含轮胎所依据的规格的规格体系中，各规格按照不同轮胎而确定的负载，当JATMA时为最大负载能力，当TRA时为上述表中记载的最大值，当ETRTO时为“负载能力：LOAD CAPACITY”，但用于轿车的轮胎的情况下规定为内压180KPa的对应负载的85％。

如图2放大所示，在该轮胎中，胎面胶10的厚度方向TD的中央部的导电部13的厚度设置得相对大，胎面胶10的厚度方向TD的两端部的导电部13的厚度设置得相对小。具体而言，厚度方向TD的中央的导电部13的厚度13Tm、接地面的导电部13的厚度13Tt、以及胎面胶10的底面的导电部13的厚度13Tb满足13Tm＞13Tt且13Tm＞13Tb的关系。

厚度13Tm例如设为0.6-1.5mm。设置该厚度13Tm在0.6mm以上，由此容易确保操纵稳定性，并且设置该厚度13Tm在1.5mm以下，由此抑制导电性橡胶的体积，从而能够进一步良好地发挥降低滚动阻力的效果和提高湿地制动性能的效果。另外，导电部13的全宽W例如设为1.5-3.5mm。

厚度13Tt例如设为0.1-0.5mm。设置该厚度在0.1mm以上，由此容易确保通电性能，并且设置该厚度在0.5mm以下，由此能够进一步良好地发挥提高湿地制动性能的效果。另外，厚度13Tb例如设为0.1-0.4mm。设置该厚度在0.1mm以上，由此容易确保通电性能，并且设置该厚度在0.4mm以下，由此能够进一步良好地发挥降低滚动阻力的效果。

本实施方案中，导电部13在轮胎子午线剖面上大致呈月牙形状，导电部13两侧的侧面呈向轮胎宽度方向的相同方向弯曲的形状。因此，即使整体变小导电部13的厚度，在转弯时也能够从横向上充分支撑非导电性橡胶(顶部12)而确保操纵稳定性。另外，抑制导电性橡胶的体积，从而能够良好地发挥降低滚动阻力的效果和提高湿地制动性能的效果。该形状的曲率半径R例如设为5-45mm。

具有这样的导电部13的胎面胶10可通过挤压成型法简便得到。在挤压成型法中，通过共同挤压顶部12和基部11以及导电部13，使具有规定剖面形状的胎面胶成型为带状，并通过连接这些端部之间成型环状的胎面胶10。在本发明中，由于能够相应地变大导电部13的截面积，因此可加快共同挤压的挤压速度，从而提高胎面胶的成型效率。

本发明的充气轮胎除了设置如上所述的胎面胶以外，能够以与通常的充气轮胎相同的结构来构成，任何的现有公知的材料、形状、结构、制造方法等都可用于本发明。

本发明丝毫不受上述实施方案的限定，在不脱离本发明主旨的范围内可进行各种改进和变更。

其他实施方案

(1)在上述实施方案中示出了导电部在轮胎子午线剖面大致呈月牙形状的例子，但不限于此，例如，也可以是如图3的横向T字形状的导电部14。在该导电部14中，胎面胶10的厚度方向TD的中央部的厚度相对大，胎面胶10厚度方向TD的两端部的厚度相对小。

在图3的例中，厚度方向TD中央的导电部14的厚度14Tm例如设为0.6-1.5mm。另外，接地面的导电部14的厚度14Tt例如设为0.1-0.9mm，胎面胶10底面的导电部14的厚度14Tb例如设为0.1-0.4mm。该形状中，导电部14的厚度大的部分的高度14Hm例如设为胎面胶10的厚度10T的40-60％。

(2)图4表示本发明可采用的导电部的其他例子。(A)是导电部15两侧的侧面向轮胎宽度方向的不同方向弯曲的例子，(B)是导电部16的剖面形状呈十字形状的例子，(C)是导电部17两侧的侧面向轮胎宽度方向的不同方向屈曲的例子。如果在接地面和胎面胶10的底面上，导电部的厚度相同，则与图4的导电部15-17相比，图2、3的导电部13，14的导电性橡胶的体积更得到控制，因此降低滚动阻力的效果和提高湿地制动性能的效果更优秀。

(3)本发明以在轮胎子午线剖面出现多个导电部的方式构成也可，但从尽量减少导电性橡胶的体积的观点出发，优选如上述实施方案那样以在轮胎子午线剖面出现一个导电部的方式构成。此时，优选地，在提高轮胎横向均匀性的情况下，以通过轮胎赤道(中心线)的方式配置导电部。

实施例

以下，对具体表示本发明构成和效果的实施例进行说明。轮胎的各性能评价以如下方式进行。

(1)操纵稳定性

在实车(1.5L级日产轿车)上安装轮胎，在车辆指定的气压下以乘坐一名驾驶员时的载荷状态直线行驶或转弯行驶，通过驾驶员的感官试验进行了评价。将现有例的结果作为指数100进行评价，数值越大表示操纵稳定性越优秀。

(2)滚动阻力

以国际标准ISO28580(JISD4234)为基准，测定时速80km/h的滚动阻力，算出其倒数。将现有例的结果作为指数100进行评价，数值越大表示滚动阻力越优秀。

(3)湿地制动性能

在上述实车上安装轮胎并在湿地路面上行驶，从时速100km/h进行ABS制动至0km/h，算出第5轮计算的制动距离的倒数。将现有例的结果作为指数100进行评价，数值越大表示湿地制动性能越优秀。

(4)通电性能

将存在可向路面释放静电的导电通路的情况为○、不存在的情况为×，对通电性能进行了评价。

用于评价的轮胎的规格为195/65R15，除了导电部的形状，各例的轮胎结构或橡胶配合均相同。导电部的尺寸如表1所示，在现有例中未设导电部，在比较例4中将导电部21厚度小的部分的高度21Hm设为4mm，在实施例1中将导电部13的曲率半径R设为30mm，在实施例2中将导电部14厚度大的部分的高度14Hm设为4mm。将评价结果表示在表1中。

表1

如表1所示，实施例1、2中，与现有例和比较例1-4相比，能够在确保操纵稳定性的同时，良好发挥降低滚动阻力的效果和提高湿地制动性能的效果。

Claims

1.一种充气轮胎，具备一对胎圈部、从各所述胎圈部向轮胎径向外侧延伸的胎侧部、与所述胎侧部的各自的轮胎径向外侧端相连的胎面部、设在一对所述胎圈部之间的环状帘布层、设在所述胎面部的所述帘布层外侧的胎面胶，其特征在于，

所述胎面胶具有：由非导电性橡胶形成且构成接地面的顶部、设在所述顶部的轮胎径向内侧的基部、由导电性橡胶形成且沿着所述胎面胶的厚度方向延伸从而从接地面到达所述胎面胶的底面的导电部，

将所述胎面胶的厚度方向的中央部上的所述导电部厚度设置得相对大，将所述胎面胶的厚度方向的两端部上的所述导电部厚度设置得相对小。

2.权利要求1所述的充气轮胎，其中，所述导电部在轮胎子午线剖面上大致呈月牙形状。