CN103171373B - 充气轮胎 - Google Patents

Abstract

一种充气轮胎包含具有花纹沟的胎面部和胎面补强带。胎面部中位于胎体径向外侧的胎面补强带，作为径向最外侧的补强帘布层，该补强帘布层由多根补强帘线组成，该补强帘线相对于轮胎的圆周方向不超过5度的角度放置。每个补强帘线由N根钢丝扭绞在一起形成1xN开放式扭绞结构。在胎面花纹沟的底部和基底补强帘线之间的最短距离是在0.5-2.0mm的范围内。

Description

充气轮胎

技术领域

本发明涉及一种充气轮胎，尤其是胎面补强带和胎面花纹沟的组合体，该组合体能同时满足高速稳定性和高水平的乘坐舒适性。

背景技术

在用于客车、摩托车等等的充气轮胎中，为了增强胎面部分，由相对于轮胎圆周方向不超过5度的角度螺旋缠绕的补强帘线或者帘线制成的胎面补强带被广泛地用作径向最外侧的胎面补强，如美国专利申请公开No.US-2010-319825-A1中所公开的。

这种胎面补强带可以减小运行期间胎面部分的变形，并且有利于改进高速稳定性。

从有效地改进高速稳定性方面，优选使用钢丝帘线作为补强帘线，以便增加胎面部分的刚度。然而，如果使用钢丝帘线，那么胎面部分的柔韧性反过来会降低，有可能丧失干扰吸收性（disturbanceabsorbability）以及乘坐舒适性变差。

发明内容

因此，本发明的目的是提供一种充气轮胎，该充气轮胎能同时满足高速稳定性和高水平的乘坐舒适性。

根据本发明，充气轮胎包含：

具有胎面花纹沟的胎面部，

一对胎侧壁部，

一对胎圈部，

在胎圈部之间并经胎面部和胎侧壁部延伸的胎体，以及

在胎面部中位于胎体径向外侧的胎面补强带，其作为径向最外侧的补强帘布层，该补强帘布层由多根以相对于轮胎圆周方向不超过5度的角度放置的补强帘线组成，其中，

每根补强帘线是由复数N根扭绞在一起形成1xN开放式扭绞结构的钢丝组成，以及

胎面花纹沟的底部与在下面的补强帘线（underlyingreinforcingcords）之间的最短距离在0.5-2.0mm的范围内。在50N的拉伸负荷下补强帘线的伸长率的范围优选是0.5-1.5%。

优选，补强帘线的钢丝的外径的范围是0.10-0.30mm。复数N优选是5。

在包括说明书和权利要求的本申请中，除非另作说明，否则轮胎的各种尺寸、位置请参考在正常充气卸载（inflatedunloaded）条件下的轮胎的尺寸、位置。

正常的充气卸载条件是这样的：将轮胎安装在标准的轮辋上并且充气至标准压力但是没有轮胎负荷。

标准轮辋是标准组织（即JATMA(日本和亚洲),T&RA(北美洲),ETRTO(欧洲),TRAA(澳大利亚),STRO(斯堪的纳维亚),ALAPA(拉丁美洲),ITTAC(印度)等等）正式批准或者推荐的轮辋，这些标准组织在制造、销售或使用轮胎的该地区是有效的。

标准压力和标准轮胎负荷是用于轮胎的最大大气压和最大轮胎负荷，其被相同的组织在大气压/最大负荷表或相似的列表上详细说明。比如，标准轮辋是JATMA中详细说明的“标准轮辋”，ETRTO中详细说明的“测量用标准轮辋”，TRA中详细说明的“设计轮缘”等等。标准压力是JATMA中的“最大大气压”，ETRTO中的“充气压力”，TRA的“各种冷胎充气气压下轮胎负荷限制”表中给定的最大压力等等。

附图说明

图1是本发明一个具体实施方式的充气轮胎的横截面视图。

图2（a）是螺旋缠绕以便形成胎面补强带的橡胶补强帘线条带的局部透视图。

图2（b）是由5根钢丝组成的补强帘线的横剖面视图。

图3是显示图2（b）中所示的补强帘线和图5所示的绞合钢丝帘线的负荷-伸长率的曲线图。

图4（a）是胎面部的花纹沟部放大的横截面视图。

图4（b）是当胎面部是弯曲的时候，相同花纹沟部的放大的横截面视图。

图5是具有3X3结构的绞合钢丝帘线的横截面视图。

具体实施方式

现在结合附图对本发明的实施方式进行详细说明。

在附图中，本发明的充气轮胎1包含胎面部2、一对轴向间隔的其内各自具有胎圈芯5的胎圈部4、在胎面边缘2e和胎圈部4之间延伸的一对胎侧壁部3、在胎圈部之间延伸通过胎面部和胎侧壁部的胎体6、胎面部2中的位于胎体6径向外侧的胎面补强带7。

胎面部2位于其外表面2S，具有至少一种胎面花纹沟16。胎面花纹沟16可以是比如圆周地连续延伸的花纹沟、轴向延伸的花纹沟、倾斜的花纹沟等等。胎面花纹沟16可以是各种结构，比如直线、曲线、锯齿形等等。

胎体6包含至少一种胎体帘布层6A，该胎体帘线层6A在胎圈部4之间延伸经由胎面部2和胎侧壁部3，并围着每个胎圈部4中的胎圈芯5从轴向内侧至外侧卷起，以便在其间形成一对卷起部6b和主体部6a。胎体帘布层6A的帘线以相对于轮胎赤道C60-90度的角度径向排列，并且用贴胶橡胶涂橡胶。

每个胎圈部4都位于胎体卷起部4和主体部之间，具有从胎圈芯5径向向外延伸的由硬橡胶制成的胎圈三角胶8。

胎面补强带7包含作为径向最外侧补强帘布层的胎面补强带10以及可选地位于胎面补强带10和胎体6之间的缓冲层（没有显示）。

缓冲层包含至少两层高模量帘线的交叉帘布层，该帘线以相对于轮胎赤道C10-35度的角度放置。

胎面补强带10由多根补强帘线11组成，补强帘线11相对于轮胎的圆周方向不超过5度的角度放置。

如图2（a）所示，通过螺旋缠绕一根以上的条带（strips）13形成胎面补强带10。条带13是以狭带的形式嵌入贴胶橡胶12中的单帘线11或平行帘线11，所述狭带具有的宽度适当地小于胎面补强带10的宽度。因此，胎面补强带10由一根以上的补强帘线11组成，补强帘线11螺旋缠绕多次以便遍布胎面部2的几乎全部的宽度。

胎面补强带10可以拉紧胎面部2并且可以改进高速稳定性。因为胎面补强带10没有拼接接头，可以改进轮胎均匀性。

如图1所示，本发明的实施方式中的充气轮胎1是摩托车轮胎，与客车轮胎、卡车/公共气车轮胎等等相比，摩托车轮胎中的胎面部2（包括胎体、胎面补强带和在其上的胎面胶）具有曲率半径相对较小的曲线，因此轮胎的最大横截面宽度位于胎面边缘2e之间。

在这个实施方式中，胎面部2具有多根胎面花纹沟16，胎面花纹沟16是沿轮胎圆周排列的倾斜的花纹沟。

为了改进湿性能，这种胎面花纹沟16优选具有约3.0mm-约5.5mm范围内的槽宽W3、以及约3.0mm-约4.5mm范围内的槽深D3。

在这个实施方式中，胎体6仅由上述胎体帘布层6A组成。关于胎体帘线，可以适当地使用有机纤维帘线，比如聚酯、尼龙、人造纤维、芳族聚酰胺等等。

在这个实施方式中，胎面补强带7仅由上述胎面补强带10组成。

根据本发明，胎面补强带10的补强帘线11是由N根钢丝14制成的钢丝帘线，这些钢丝14扭绞在一起以便具有如图2（a）和图2（b）所示的1xN的开放式扭绞结构。（在图中，N=5）

关于钢丝的材料，优选使用JIS-G3506中指定的高碳钢丝。

常规地，绞合钢丝帘线（c）用于胎面补强带。通过将N根钢丝（f）扭绞在一起形成线（strand）（s），然后将M根线（s）扭绞在一起形成帘线（c），从而形成这种绞合钢丝帘线（c）。因此，帘线（c）具有如图5中所示的MxN扭绞结构（在图5中，3x3扭绞结构）。

在这种绞合钢丝帘线（c）的情况中，如图3所示，由于帘线上的负荷的变化引起的帘线的伸长变化速度在低负荷的范围内是非常大的，但是在高负荷的范围内是小的，并且低负荷范围是非常窄且无用（wasted）的。因此，如果绞合钢丝帘线（c）用于胎面补强带10中，由于在高速度运行和转弯期间帘线上的负荷是高的，从而补强带10的刚性是高的，因此存在的问题是可吸收打扰性变得不足并且乘坐舒适性变差。

与此相反，在本发明中使用的补强帘线11（比如1x5结构）中，从低负荷至高负荷上述变化的速度是相对较大的。

因此，在高速度运行和转角期间，胎面补强带10允许胎面部2一定程度上的偏转，适当地改进干扰吸收性，因此改进乘坐舒适性。

为了有效地显示出这种有利的效果，在50N的拉伸负荷下补强帘线11的伸长率优选设定的范围是不少于0.5%，更优选不少于0.7%，且不大于1.5%，更优选不大于1.3%。

更进一步地，补强帘线11的扭矩长度P1优选设定的范围是不大于13mm、更优选不大于11mm，但是不低于5mm、更优选不低于7mm。

如果伸长率大于1.5%，那么很可能上述的变化速度在高负荷的范围内变得小，不能改进干扰吸收性。如果延伸率小于0.5%，那么硫化轮胎期间的胎面补强带的伸长变得不足，有可能残次模制品增加。

钢丝14的数量N设定的范围是不小于2、优选不小于3、更优选不小于4，但是不大于9、优选不大于7、更优选不大于6。

如果数量N大于9，补强胎面补强带10的刚度增加，变得难以改进乘坐舒适性。如果数量N是1，难以改进高速稳定性。

钢丝14的直径L1设定的范围是不大于0.30mm、优选不大于0.25mm，但是不低于0.15mm、更优选不低于0.10mm。

优选补强帘线11的钢丝14包括至少一种螺旋形状的钢丝14t。螺旋形状的钢丝14t的数目至多是3个，最优选1个。

由于螺旋形状的钢丝14t，补强帘线11位于具有空隙或者开口的扭绞的钢丝14之间，改进了贴胶橡胶进入帘线的穿透性。更进一步地，在硫化轮胎期间，对于胎面补强带允许适当的伸长，并且可以防止残次模制品的出现。

如果螺旋形状的钢丝14t的数目大于3，变成难以改进干扰吸收性，因为由帘线上的负荷变化引起的帘线的伸长率的变化速度在低负荷范围内变得很大，在高负荷范围内变得小，如同绞合帘线。

根据本发明，如图4（a）所示，每个胎面花纹沟16的底部16b与在下面的补强帘线11之间的最短距离L5被设定的范围是不低于0.5mm，优选不低于0.8mm，但是不大于2.0mm，优选不大于1.7mm，以便减小花纹沟底部16b和在下面的补强帘线11之间的橡胶体积。因此，在花纹沟底部16b的位置，胎面部的刚度减小，并且胎面部变得容易在花纹沟位置弯曲，以便关闭开口，如图4（b）所示。因此，干扰吸收性得到提高，从而改进了乘坐舒适性。

如果最短距离L5大于2.0mm，难以降低胎面部2的弯曲刚度，因此不能有效地改进乘坐舒适性。如果最短距离L5小于0.5mm，胎面部2的硬度变得不足，变得难以改进高速稳定性。

比较试验

根据图1所示的内部轮胎结构，制备和试验具有胎面补强带的尺寸180/55ZR17的摩托车轮胎，胎面补强带由具有表1所示的规格的补强帘线组成。

通用的规格如下所示。

槽宽W3：6.0mm

槽深D3：6.5mm

胎面补强带：

帘线密度：38末端/5cm

补强帘线：

扭矩长度P1：10mm

螺旋形状的钢丝的螺旋节距：5mm

钢丝的材料

C：0.67～0.75wt%

Mn：0.40～0.60wt%

Si：0.35wt%以下

P：0.025wt%以下

S：0.025wt%以下

Cu：0.2wt%以下

Cr：0.2wt%以下

<干扰吸收性（乘坐舒适性）试验>

试验轮胎安装在标准轮辋（轮缘尺寸：17XMT5.50）上并且充气至250kPa，然后在轻轮胎负荷0.5kN下和重轮胎负荷2.5kN下测定轮胎的垂直弹簧常数。

结果显示在表1中，基于实施方式的轮胎实施例1的指数是100，其中范围在95-105的数值是良好的。

<高速稳定性试验>

试验轮胎安装在750cc的街道摩托车（轮胎气压：前面=250kPa，后面=290kPa）上。

在干燥的沥青路上，当摩托车以250km/h的速度进入400m半径的转角时，试验驾驶者评估舒适性，开始倾斜摩托车。

此外，当摩托车离开转角时，评估摩托车抖动的集中（convergence）(如果出现).然后，综合性地，高速稳定性评估为5个等级，其中等级4或以上是良好的。结果显示在表1中。

表1

从试验结果中，证明了根据本发明的实施方式的轮胎同时满足了高速稳定性和高水平的乘坐舒适性。

Claims (2)

1.一种充气轮胎，包含：

具有胎面花纹沟的胎面部，

一对胎侧壁部，

一对胎圈部，

在胎圈部之间并经胎面部和胎侧壁部延伸的胎体，以及

在胎面部中位于胎体径向外侧的胎面补强带，其作为径向最外侧的补强帘布层，该补强帘布层由多根以相对于轮胎圆周方向不超过5度的角度放置的补强帘线组成，其中，

每根补强帘线由复数N根扭绞在一起形成1xN开放式扭绞结构的钢丝组成，以及

胎面花纹沟的底部与在下面的补强帘线之间的最短距离在0.5-2.0mm的范围内，在50N的帘线负荷下，补强帘线的伸长率的范围是0.7-1.5％，

钢丝直径的范围是0.15-0.2mm。

2.如权利要求1所述的充气轮胎，其特征在于，复数N是5。