CN104023998A - 乘用车用充气子午线轮胎 - Google Patents

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Abstract

本乘用车用充气子午线轮胎被构造成使得轮胎的截面宽度SW和外径OD之间的关系受到适当的限制。此外，该乘用车用充气子午线轮胎具有适当形状的冠部。

Description

乘用车用充气子午线轮胎
技术领域
本发明涉及一种乘用车用充气子午线轮胎。
背景技术
直到1960年左右，在车辆中主流使用具有较窄截面宽度的斜交轮胎，这是因为那时的车辆重量轻，车辆所要求的速度低，结果轮胎的负担轻。然而，近来，随着高速公路网的发展和汽车速度的增大，因为需要轮胎在高速运行中具有良好的操纵稳定性和良好的耐磨耗性，所以具有较大宽度且呈扁平形状的子午线轮胎成为主流(例如参见专利文献1)。
然而，轮胎的宽度变大减少了车辆内的自由空间并且使车辆内的舒适性下降。这变成了大问题，这是因为近年来实用化的电动车辆特别地必须具有足够的空间，以容纳用于控制使得轮胎绕着驱动轴转动的转矩的诸如马达等的驱动单元，鉴于此在轮胎的附近确保足够的空间越来越重要。
此外，随着人们对环境问题更加关心，近年来对改善燃料效率的要求越来越多。通常已知，增大轮胎的直径和宽度在降低轮胎的滚动阻力值(RR值)以改善轮胎的燃料效率方面是有效的。然而，轮胎的直径和宽度的增大还会增加轮胎的重量和车辆的空气阻力，由此导致车辆受到的阻力增大和轮胎的负荷能力过剩。
在这一点上，为了减小轮胎的重量而减小轮胎的直径和宽度会导致轮胎的操纵性变差。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开平7-40706号公报
发明内容
发明要解决的问题
如上所述，一般难以采用兼容的方式同时获得轮胎的良好的燃料效率、车辆内的良好的舒适性(车辆内的自由空间)和其它良好的性能。因此，需要一种以兼容的方式综合改善这些性能的技术。
本发明旨在解决上述问题，并且本发明的目的在于提供一种乘用车用充气子午线轮胎，其中已经改善了轮胎的耐久性和耐磨耗性且确保了车辆的高燃料效率和车辆内的宽的自由空间。
用于解决问题的方案
本发明的发明人为了解决上述问题而进行了锐意研究。
结果，发明人首先发现，在确保子午线轮胎的良好的燃料效率和车辆内的宽的自由空间方面，减小轮胎宽度和增大轮胎直径，或者更具体地将子午线轮胎的截面宽度SW和外径OD控制在合适的SW-OD关系下是极其有效的。
此外，发明人新发现，在改善轮胎的耐久性和耐磨耗性方面，优化具有小宽度和大直径的子午线轮胎的胎冠部的结构是有效的。
基于上述发现构思了本发明并且主要结构特征如下。
(1)一种乘用车用充气子午线轮胎，其具有由子午线排列胎体帘线的帘布层构成的且跨越一对胎圈部之间环状地设置的胎体、由至少一个带束层构成的带束和沿轮胎周向延伸的帘线的涂胶层构成的至少一个带束增强层，所述带束和所述带束增强层设置在所述胎体的轮胎径向外侧，其特征在于：
所述轮胎的截面宽度SW小于165mm时，所述轮胎的截面宽度SW与外径OD的比SW/OD在0.26以下，并且
所述轮胎的截面宽度SW在165mm以上时，所述轮胎的截面宽度SW和外径OD满足以下关系式：
OD≥2.135×SW+282.3；并且
假设在轮胎宽度方向截面中：m1表示经过轮胎赤道面在胎面表面上的点P且与轮胎宽度方向平行的直线；m2表示经过接地端E且与轮胎宽度方向平行的直线；LCR表示直线m1和直线m2之间的轮胎径向的距离；并且TW表示所述轮胎的胎面宽度，比LCR/TW在0.045以下。
在本发明中，上述“接地端E”表示：当处于标准状态下的轮胎相对于平板直立地放置时，轮胎的与平板接触的接地面的轮胎宽度方向上的两端，其中标准状态是指轮胎与轮辋组装、填充由待安装有该轮胎的各车辆规定的最大空气压力且被施加待安装有该轮胎的各车辆规定的最大负荷的状态。
在轮胎与轮辋组装、填充由待安装有该轮胎的各车辆规定的最大空气压力且未施加负荷的状态下分别测量轮胎的上述“胎面宽度TW”和“距离LCR”。“胎面宽度TW”具体地表示在该(无负荷)状态下轮胎的两接地端E、E之间的轮胎宽度方向的距离。“距离LCR”具体地表示在该状态下轮胎的线m1和线m2之间的轮胎径向的距离。
“各车辆规定的最大负荷”在本发明中表示当乘用车乘坐的乘员达到规定的上限数量时施加在乘用车的四个轮胎上的相应的四个负荷值之中的最大负荷值。
(2)一种乘用车用充气子午线轮胎，其具有由子午线排列胎体帘线的帘布层构成的且跨越一对胎圈部之间环状地设置的胎体、由至少一个带束层构成的带束和沿轮胎周向延伸的帘线的涂胶层构成的至少一个带束增强层，所述带束和所述带束增强层设置在所述胎体的轮胎径向外侧，其特征在于：
所述轮胎的截面宽度SW和外径OD满足以下关系式：
OD≥-0.0187×SW2+9.15×SW-380；并且
假设在轮胎宽度方向截面中：m1表示经过轮胎赤道面在胎面表面上的点P且与轮胎宽度方向平行的直线；m2表示经过接地端E且与轮胎宽度方向平行的直线；LCR表示直线m1和直线m2之间的轮胎径向的距离；并且TW表示所述轮胎的胎面宽度，比LCR/TW在0.045以下。
发明的效果
根据本发明，能够提供一种乘用车用充气子午线轮胎，其具有优良的耐久性和耐磨耗性并且确保了车辆的高燃料效率和车辆内的宽的自由空间。
附图说明
图1是示出轮胎的截面宽度SW和外径OD的图。
图2的(a)是示出安装有本发明的具有大直径和窄宽度的轮胎的车辆的图。图2的(b)是示出安装有传统轮胎的车辆的图。
图3是在本发明的试验中使用的子午线轮胎的半部的示意性截面图。
图4的(a)和(b)均是示出在本发明的试验轮胎和传统轮胎中观察到的SW和OD之间的关系的图。
图5是示出各试验轮胎中的滚动阻力值和空气阻力值之间的关系的图。
图6是根据本发明的一实施方式的子午线轮胎的半部的示意性截面图。
具体实施方式
以下，将说明如何实现本发明的乘用车用充气子午线轮胎(以下，简称为“轮胎”)。
首先，本发明的发明人注意到如下事实：子午线轮胎的轮胎截面宽度SW(参见图1)小于传统子午线轮胎的轮胎截面宽度确保了宽的车辆自由空间，特别是确保了在轮胎的车辆内侧附近的用于容纳驱动构件的宽的空间(参见图2)。
因为从轮胎的前方观察到的轮胎的面积减小了，所以子午线轮胎的轮胎截面宽度SW小于传统子午线轮胎的轮胎截面宽度也会引起车辆的空气阻力值(Cd值)减小的良好效果。
然而，在该情况下存在如下缺点：当轮胎的内部空气压力保持不变时，由于胎面的接地部的变形量增大使得轮胎的滚动阻力值(RR值)增大。
鉴于上述情况，本发明的发明人发现可以通过利用子午线轮胎的特有的性质来解决该问题。特别地，本发明的发明人认识到在子午线轮胎的胎面变形量小于斜交轮胎的情况下，可以通过与传统的子午线轮胎相比增大子午线轮胎的外径OD(参见图1)使子午线轮胎几乎不会受到粗糙路面的影响，由此当内部空气压力保持不变时，减小了子午线轮胎的滚动阻力值(RR值)。此外，本发明的发明人还认识到子午线轮胎外径OD的增大会提高轮胎的负荷能力。另外，如图2的(a)所示，子午线轮胎的外径的增大会增大驱动轴的高度以扩大底盘下部空间，从而允许车辆保持用于汽车后备箱、驱动单元等的宽的空间。
总之，尽管在滚动阻力值(RR值)方面采用折中关系减小轮胎宽度和增大轮胎外径，但是减小轮胎宽度和增大轮胎外径分别有效地确保了车辆内宽的空间。减小轮胎宽度还成功地降低了车辆的空气阻力值(Cd值)。
鉴于此，本发明的发明人锐意研究了优化轮胎截面宽度和轮胎外径之间的关系，使得车辆的空气阻力值(Cd值)和滚动阻力值(RR值)与传统的子午线轮胎相比得到改善。
具体地，注意到轮胎截面宽度SW和轮胎外径OD之间的关系的本发明的发明人进行了如下试验：该实验包括将各种轮胎尺寸(其中一些为非标准产品)的试验轮胎安装在车辆上并且测量各类型或尺寸的试验轮胎的空气阻力值(Cd值)和滚动阻力值(RR值)。基于测量结果按照经验导出空气阻力值和滚动阻力值两者优于传统的子午线轮胎的空气阻力值和滚动阻力值时SW和OD所满足的条件。
以下将详细说明导出SW和OD之间的最优关系所基于的试验结果。
图3是在上述试验中使用的轮胎的轮胎宽度方向的示意性截面图。图3仅示出了轮胎的以轮胎赤道面CL为边界的一半部。轮胎的另一半部与该一半部具有基本同样的结构，因此将省略对其的图示。
图3示出了处于如下状态的轮胎：其中轮胎已经与轮辋组装、以待安装有该轮胎的各车辆规定的空气压力填充轮胎且轮胎处于无负荷状态。
将如下的多个充气子午线轮胎制备成各种轮胎尺寸的试验轮胎：如图3所示，各充气子午线轮胎具有胎体2和一对胎圈部1，胎体2被子午线布置成跨过该对胎圈部1以环状的形状延伸。
在图3中示例性地示出的轮胎具有由有机纤维构成的胎体2、由至少一个带束层(在图3中为两个带束层3a、3b)构成的带束3和胎面4，使得带束3和胎面4依次设置在胎体2的冠部的轮胎径向外侧。在图3中示出的两个带束层3a、3b为倾斜带束层，该倾斜带束层被设置成使得一个带束层的带束帘线与另一个带束层的带束帘线彼此交叉且使得各层的带束帘线以相对于轮胎赤道面CL成范围在20°至75°的倾斜角度倾斜。此外，在图3中示例性地示出的轮胎具有至少一个带束增强层5(在图3中为单层)，该带束增强层5为帘线的涂胶层，其中帘线沿轮胎赤道面CL螺旋地卷绕以大致沿轮胎周向延伸，使得带束增强层5布置在带束层3的轮胎径向外侧。
可以通过使用由例如尼龙、凯芙拉()等有机纤维制成的帘线形成带束增强层5。在图3中示例性示出的带束增强层5包括由尼龙制成并且具有3.2GPa的杨氏模量和1400dtex的细度的帘线，使得以帘线植入数为50(根/50mm)在带束增强层中植入该帘线。“杨氏模量”在本发明中表示将由根据JIS L10178.5a)(2002)的试验确定且根据JIS L10178.8(2002)计算的杨氏模量。所述的同样的结构原理被应用于本发明的试验轮胎中的每一个。
均沿轮胎周向延伸的多个主槽6形成在胎面4中(在图3中示例性地示出轮胎的各半部中的一个主槽)。
在图3中示例性地示出的轮胎中，带束增强层5的轮胎宽度方向的宽度W1相对于在带束3的带束层之中的轮胎宽度方向的宽度最小的带束层3a的轮胎宽度方向的宽度W2的比W1/W2为1.1。以下，像带束层3a的这种带束层有时可以被称为“最窄宽度带束层”。上述“宽度W1”和“宽度W2”均表示在轮胎已经与轮辋组装、以安装有该轮胎的各车辆规定的空气压力填充轮胎且在轮胎处于无负荷的状态下测量的对应的宽度。
此外，在如图3所示的轮胎中，如上所定义的，距离LCR相对于胎面宽度TW的比LCR/TW为0.05。
基于上述轮胎结构制备具有各种截面宽度和外径的多个试验轮胎。
首先，制备轮胎尺寸为195/65R15的轮胎作为基准轮胎1，该轮胎尺寸是在最常用类型的车辆中使用的，由此适合轮胎性能的比较。还制备轮胎尺寸为225/45R17的轮胎作为基准轮胎2，基准轮胎2是基准轮胎1的所谓的“放大(inch-up)”版。
此外，还制备具有各种轮胎尺寸的其它试验轮胎(试验轮胎1-试验轮胎52)。这些试验轮胎均与轮辋组装、被填充有220kPa的内压且经过下述试验。
表1示出了各试验轮胎的相关特征。
关于轮胎尺寸，广泛地研究了包括在日本的JATMA(日本机动车轮胎制造者协会)、美国的TRA(轮胎和轮辋协会)、欧洲的ETRTO(欧洲的轮胎和轮辋技术组织)等中规定的传统尺寸和这些传统尺寸以外的那些轮胎尺寸的各种轮胎尺寸。
[表1-1]
轮胎尺寸 SW(mm) OD(mm) SW/OD
传统轮胎1 145/70R12 145 507.8 0.29
传统轮胎2 155/55R14 155 526.1 0.29
传统轮胎3 165/60R14 165 553.6 0.30
传统轮胎4 175/65R14 175 583.1 0.30
传统轮胎5 185/60R15 185 603 0.31
传统轮胎6 205/55R16 205 631.9 0.32
传统轮胎7 215/60R16 215 664.4 0.32
传统轮胎8 225/55R17 225 679.3 0.33
传统轮胎9 245/45R18 245 677.7 0.36
基准轮胎1 195/65R15 195 634.5 0.31
基准轮胎2 225/45R17 225 634.3 0.35
试验轮胎1 155/55R21 155 704.5 0.22
试验轮胎2 165/55R21 165 717.4 0.23
试验轮胎3 155/55R19 155 653.1 0.24
试验轮胎4 155/70R17 155 645.8 0.24
试验轮胎5 165/55R20 165 689.5 0.24
试验轮胎6 165/65R19 165 697.1 0.24
试验轮胎7 165/70R18 165 687.5 0.24
试验轮胎8 165/55R16 165 589.3 0.28
试验轮胎9 175/65R15 175 625.0 0.28
试验轮胎10 185/60R17 185 660.7 0.28
试验轮胎11 195/65R17 195 696.4 0.28
试验轮胎12 205/60R18 205 732.1 0.28
试验轮胎13 185/50R16 185 596.8 0.31
试验轮胎14 205/60R16 205 661.3 0.31
试验轮胎15 215/60R17 215 693.5 0.31
试验轮胎16 225/65R17 225 725.8 0.31
试验轮胎17 155/45R21 155 672.9 0.23
试验轮胎18 205/55R16 205 631.9 0.32
试验轮胎19 165/65R19 165 697.1 0.24
试验轮胎20 155/65R18 155 658.7 0.24
[表1-2]
轮胎尺寸 SW(mm) OD(mm) SW/OD
试验轮胎21 145/65R19 145 671.1 0.22
试验轮胎22 135/65R19 135 658.1 0.21
试验轮胎23 125/65R19 125 645.1 0.19
试验轮胎24 175/55R22 175 751.3 0.23
试验轮胎25 165/55R20 165 689.5 0.24
试验轮胎26 155/55R19 155 653.1 0.24
试验轮胎27 145/55R20 145 667.5 0.22
试验轮胎28 135/55R20 135 656.5 0.21
试验轮胎29 125/55R20 125 645.5 0.19
试验轮胎30 175/45R23 175 741.7 0.24
试验轮胎31 165/45R22 165 707.3 0.23
试验轮胎32 155/45R21 155 672.9 0.23
试验轮胎33 145/45R21 145 663.9 0.22
试验轮胎34 135/45R21 135 654.9 0.21
试验轮胎35 145/60R16 145 580.4 0.25
试验轮胎36 155/60R17 155 617.8 0.25
试验轮胎37 165/55R19 165 664.1 0.25
试验轮胎38 155/45R18 155 596.7 0.26
试验轮胎39 165/55R18 165 638.7 0.26
试验轮胎40 175/55R19 175 675.1 0.26
试验轮胎41 115/50R17 115 546.8 0.21
试验轮胎42 105/50R16 105 511.4 0.21
试验轮胎43 135/60R17 135 593.8 0.23
试验轮胎44 185/60R20 185 730 0.25
试验轮胎45 185/50R20 185 693.0 0.27
试验轮胎46 195/60R19 195 716.6 0.27
试验轮胎47 175/60R18 175 667.2 0.26
试验轮胎48 195/55R20 195 722.5 0.27
试验轮胎49 215/50R21 215 748.4 0.29
试验轮胎50 205/55R20 205 733.5 0.28
试验轮胎51 185/45R22 185 716.3 0.26
试验轮胎52 155/65R13 155 634.3 0.29
<滚动阻力值(RR值)>
通过如下方式测量滚动阻力：将上述的各试验轮胎与轮辋组装以获得填充了在表2中示出的内压的轮胎-轮辋组件；在该轮胎-轮辋组件上施加安装有该轮胎的车辆规定的最大负荷；以及以100km/h的鼓转动速度运行轮胎，以测量轮胎的滚动阻力。
以基准轮胎1为“100”的指数值表示评价结果。指数值越小表示滚动阻力越小。
<车辆的空气阻力值(Cd值)>
以如下方式确定空气阻力：将上述的各试验轮胎与轮辋组装以获得填充了在表2中示出的内压的轮胎-轮辋组件；在1500cc排量的车辆上安装该轮胎-轮辋组件；以及以相当于100km/h的速度的在轮胎上鼓风并且通过安装在轮胎下方的地面上天秤来测量轮胎受到的空气压力值。
结果被转化为以基准轮胎1为“100”的指数值以用于评价。指数值越小表示空气阻力越小。
在表2和图4中示出了评价结果。
[表2-1]
轮胎尺寸 内压(kPa) RR值(指数) Cd值(指数)
传统轮胎1 145/70R12 295 108 94
传统轮胎2 155/55R14 275 111.3 91
传统轮胎3 165/60R14 260 108.6 93
传统轮胎4 175/65R14 245 103.6 101
传统轮胎5 185/60R15 230 103.9 98
传统轮胎6 205/55R16 220 101 102
传统轮胎7 215/60R16 220 93 104
传统轮胎8 225/55R17 220 85 106
传统轮胎9 245/45R18 220 80 111
基准轮胎1 195/65R15 220 100 100
基准轮胎2 225/45R17 220 83 106
试验轮胎1 155/55R21 220 60 90
试验轮胎2 165/55R21 220 55 94
试验轮胎3 155/55R19 220 90 90
试验轮胎4 155/70R17 220 85 95
试验轮胎5 165/55R20 220 72 97
试验轮胎6 165/65R19 220 65 97
试验轮胎7 165/70R18 220 61 98
试验轮胎8 165/55R16 220 102 92
试验轮胎9 175/65R15 220 98 97
试验轮胎10 185/60R17 220 85 99
试验轮胎11 195/65R17 220 78 100
试验轮胎12 205/60R18 220 69 102
试验轮胎13 185/50R16 220 108 97
试验轮胎14 205/60R16 220 98 102
试验轮胎15 215/60R17 220 91 103
试验轮胎16 225/65R17 220 85 105
试验轮胎17 155/45R21 220 70 90
试验轮胎18 205/55R16 220 99 102
试验轮胎19 165/65R19 260 92.2 98
试验轮胎20 155/65R18 275 96 91
[表2-2]
轮胎尺寸 内压(kPa) RR值(指数) Cd值(指数)
试验轮胎21 145/65R19 295 92.4 89
试验轮胎22 135/65R19 315 91.6 87
试验轮胎23 125/65R19 340 88.2 85
试验轮胎24 175/55R22 345 84.8 96
试验轮胎25 165/55R20 260 92.6 93
试验轮胎26 155/55R19 275 96.2 91
试验轮胎27 145/55R20 290 92.3 89
试验轮胎28 135/55R20 310 92.4 87
试验轮胎29 125/55R20 340 87.7 85
试验轮胎30 175/45R23 250 85.5 96
试验轮胎31 165/45R22 255 89.7 93
试验轮胎32 155/45R21 270 93.2 91
试验轮胎33 145/45R21 290 92.2 89
试验轮胎34 135/45R21 310 92.1 87
试验轮胎35 145/60R16 290 93.9 89
试验轮胎36 155/60R17 270 92.1 91
试验轮胎37 165/55R19 255 89.4 93
试验轮胎38 155/45R18 270 92.1 91
试验轮胎39 165/55R18 255 89.4 93
试验轮胎40 175/55R19 250 88.7 96
试验轮胎41 115/50R17 350 86.7 83
试验轮胎42 105/50R16 350 94.1 80
试验轮胎43 135/60R17 300 85.6 87
试验轮胎44 185/60R20 270 73.0 98
试验轮胎45 185/50R20 270 80.0 98
试验轮胎46 195/60R19 258 81.3 100
试验轮胎47 175/60R18 286 84.7 96
试验轮胎48 195/55R20 277 83.3 100
试验轮胎49 215/50R21 250 75.0 104
试验轮胎50 205/55R20 263 78.7 102
试验轮胎51 185/45R22 285 86.7 98
试验轮胎52 155/65R13 220 90 91
表2、图4的(a)和图5中示出的试验结果揭示了，当假设SW和OD分别表示轮胎的截面宽度和外径而轮胎具有满足以下的关系式的轮胎尺寸：当SW小于165(mm)，SW/OD在0.26以下；以及当SW在165(mm)以上，OD≥2.135×SW+282.3(以下，该关系式将被称为“关系式(1)”)时，与作为传统轮胎的轮胎尺寸为195/65R15的基准轮胎1相比，在该子午线轮胎安装在车辆上的状态下该轮胎以兼容的方式获得了令人满意的低空气阻力值(Cd值)和滚动阻力值(RR值)。
图4的(a)示出了区别均以兼容的方式实现了减小轮胎的滚动阻力值(RR值)和空气阻力值(Cd值)两者的良好效果的试验轮胎与未以满意的方式引起该效果的试验轮胎的边界线(根据线性方程的边界线)。具体地，边界线中的一条由表示为当SW<165(mm)时，OD＝(1/0.26)×SW的线以及表示为当SW≥165(mm)时，OD＝2.135×SW+282.3的线构成。
表2、图4的(b)和图5中示出的试验结果揭示了，当假设SW和OD分别表示轮胎的截面宽度和外径而内压为250kPa以上的轮胎具有满足以下的关系式的轮胎尺寸：OD≥-0.0187×SW2+9.15×SW-380(以下，该关系式将被称为“关系式(2)”)时，与作为传统轮胎的轮胎尺寸为195/65R15的基准轮胎1相比，在该子午线轮胎安装在车辆上的状态下该轮胎以兼容的方式获得了令人满意的低空气阻力值(Cd值)和滚动阻力值(RR值)。
图4的(b)示出了区别均以兼容的方式实现了减小轮胎的滚动阻力值(RR值)和空气阻力值(Cd值)两者的良好效果的试验轮胎与未以满意的方式引起该效果的试验轮胎的边界线(根据二次方程的边界线)。具体地，边界线由表示为OD＝-0.0187×SW2+9.15×SW-380的二次曲线构成。
此外，如表2、图4和图5所示，本发明的发明人发现：均满足SW/OD≤0.24的试验轮胎1-试验轮胎7和试验轮胎17比其它试验轮胎更可靠地获得了上述良好的效果。
接下来，为了评价安装有轮胎的车辆的燃料效率和舒适性，在试验轮胎1-试验轮胎18中的每个轮胎上进行以下的试验。
<实际的燃料经济性>
基于JOC8试验周期进行试验。以基准轮胎1为“100”的指数值来表示评价结果。指数值越大表示燃料效率越好。
<舒适性>
将各试验轮胎安装在宽度为1.7m的车辆上并且测量后备箱的最终宽度。以基准轮胎1为“100”的指数值来表示评价结果。指数值越大表示舒适性越好。
因而，在以下的表3中示出了获得的试验结果。
[表3]
关系式(1) 关系式(2) 实际的燃料经济性 舒适性
试验轮胎1 满足 满足 117 105
试验轮胎2 满足 满足 119 104
试验轮胎3 满足 满足 105 105
试验轮胎4 满足 满足 107 105
试验轮胎5 满足 满足 112 104
试验轮胎6 满足 满足 114 104
试验轮胎7 满足 满足 116 104
试验轮胎8 不满足 不满足 100 104
试验轮胎9 不满足 不满足 101 102
试验轮胎10 不满足 不满足 106 101
试验轮胎11 不满足 满足 109 100
试验轮胎12 满足 满足 112 99
试验轮胎13 不满足 不满足 97 101
试验轮胎14 不满足 不满足 101 99
试验轮胎15 不满足 不满足 103 98
试验轮胎16 不满足 不满足 106 97
试验轮胎17 满足 满足 116 105
试验轮胎18 不满足 不满足 99 99
基准轮胎1 - - 100 100
从表3可以理解的是一些既不满足关系式(1)也不满足关系式(2)的试验轮胎(参见图4)在燃料效率和舒适性中的至少一方中表现了比基准轮胎1差的结果。相比之下，满足关系式(1)和关系式(2)中的至少一方的试验轮胎1-试验轮胎7、试验轮胎12和试验轮胎17(参见图4)在燃料效率和舒适性两者中一致地表现了比基准轮胎1好的结果。
本发明的发明人基于上述研究结果揭示了：通过将轮胎的截面宽度SW和外径OD设置为满足上述关系式(1)和/或关系式(2)，能够在充气子午线轮胎安装在车辆上的状态下减小该轮胎的空气阻力值和滚动阻力值两者并且还能够增强车辆的燃料效率和舒适性。
在这点上，本发明的发明人注意到满足上述关系式(1)和/或关系式(2)的轮胎会经历具有窄宽度和大直径的轮胎的如下固有问题：由于轮胎的宽度变窄或者接地面积减小使得来自路面的输入力(压力)增加，由此增大了胎面的轮胎径向的挠曲率，从而增大了在轮胎转动时带束和带束增强层之间的应变的量，这易于在带束和带束增强层之间产生分离而使得轮胎的耐久性恶化，并且还会使得在带束和带束增强层之间的橡胶中产生的剪切力沿轮胎周向和宽度方向不均匀，即，使得接地压力分布不均匀，而使得轮胎的耐磨耗性恶化。发明人为了解决该问题而进行了锐意研究并且发现了可以解决该问题的轮胎结构。
因此，以下将说明如此发现的用于改善满足上述关系式(1)和/或关系式(2)的乘用车用充气子午线轮胎的耐久性和耐磨耗性的轮胎结构。
图6是根据本发明的一实施方式的轮胎的轮胎宽度方向的示意性截面图。图6仅示出了轮胎的以轮胎赤道面CL为边界的一半部。轮胎的另一半部具有与该一半部基本同样的结构，因此将省略对其的图示。
图6示出了在轮胎已经与轮辋组装、以待安装有该轮胎的各车辆规定的空气压力填充轮胎且轮胎处于无负荷状态下的轮胎。
如图6所示，假设在轮胎宽度方向截面中：P表示在轮胎赤道面CL处的胎面表面上的点；m1表示经过点P且与轮胎宽度方向平行的直线；m2表示经过接地端E且与轮胎宽度方向平行的直线；LCR表示线m1和线m2之间的轮胎径向的距离；以及TW表示轮胎的胎面宽度，比LCR/TW在0.045以下。就这一点而言，在图6中示例性地示出的轮胎与在图3中示例性地示出的轮胎不同。
在图6中示例性地示出的轮胎中，带束增强层8的轮胎宽度方向的宽度W1相对于构成带束7的两个带束层7a、7b之中的最窄宽度带束层7a的轮胎宽度方向的宽度W2的比W1/W2满足0.8≤W1/W2≤1.05。就这一点而言，在图6中示例性地示出的轮胎与在图3中示例性地示出的轮胎也不同。
如上所述，在本发明的轮胎中比LCR/TW在0.045以下是尤其重要的。
在图6中示出的轮胎的其它结构等与在图3中示出的轮胎的其它结构等基本相同。
“带束增强层8的轮胎宽度方向的宽度W1”在存在多个带束增强层的情况下表示具有最窄轮胎宽度方向的宽度的带束增强层的轮胎宽度方向的宽度。
以下将说明本发明的效果。
根据本发明，通过将比LCR/TW设置在上述范围，轮胎胎面的冠部被制成为平坦的(平坦化)并且轮胎胎面的接地面积增加了，使得来自路面的输入力(压力)减轻，并且胎面的轮胎径向的挠曲率减小了，从而改善了轮胎的耐久性和耐磨耗性。
如上所述，比LCR/TW大于0.045不能确保令人满意的大接地面积，由此增加胎面的挠曲率，使得轮胎的耐久性和耐磨耗性恶化了。在更可靠地获得轮胎的良好的耐久性和耐磨耗性方面优选地比LCR/TW在0.04以下。
另一方面，在避免接地性能恶化和确保轮胎的良好的转向动力性能、耐磨耗性和燃料效率方面优选地比LCR/TW在0.025以上。
在本发明中，带束增强层8的帘线的杨氏模量优选地在15,000MPa以上。
带束增强层8的帘线的杨氏模量在15,000MPa以上增强了轮胎的环形刚性(ring rigidity)，从而抑制了轮胎的轮胎周向的变形，由此还由于橡胶的不可压缩性使得抑制了轮胎的轮胎宽度方向的变形。
结果，接地表面的轮胎周向的相对宽的区域由于来自路面的轮胎宽度方向的输入力而变形，由此接地表面具有如下构造：其中轮胎周向的接地长度沿轮胎宽度方向不会变化太多。
因此，在这种情况下改善了轮胎的耐偏磨耗性和转向动力。
就这一点而言，带束增强层8的帘线的杨氏模量太高会使胎面的接地长度整体减小并且使最大转向动力减小。因此，带束增强层8的帘线的杨氏模量优选地为30,000MPa以下。
此外，各带束层7a、7b均为倾斜带束层，该倾斜带束层包括相对于轮胎周向以成45°以上的角度倾斜地延伸的带束帘线，带束7由多个倾斜带束层7a、7b构成，使得一个倾斜带束层的带束帘线与另一倾斜带束层的带束帘线彼此交叉。
带束层优选具有上述结构，这是因为：带束帘线布置为相对于轮胎周向成大角度地倾斜减小了胎面的轮胎周向的面外弯曲刚性(out-of-planebending rigidity)，增加了当胎面的接地表面变形时橡胶的轮胎周向的伸长量，因而成功地抑制了轮胎的接地长度的减小，由此良好地改善了轮胎的转向动力和耐偏磨耗性。
就这一点而言，在避免接地特性恶化和确保轮胎的良好的转向动力性能、耐磨耗性和燃料效率方面，带束层的带束帘线相对于轮胎周向的倾斜角度优选地在75°以下。
在本发明的轮胎中，如图6所示，带束增强层8的轮胎宽度方向的宽度W1相对于构成带束7的两个带束层7a、7b之中的最窄宽度带束层7a的轮胎宽度方向的宽度W2的比W1/W2优选满足0.8≤W1/W2≤1.05。
比W1/W2优选地在1.05以下，这是因为这样的话，带束增强层的宽度大致等于或略窄于最窄宽度带束层的宽度，这不仅减小了带束增强层的刚性，从而减小了由带束和带束增强层之间的刚性差所产生的应变，由此抑制了由应变引起的轮胎的耐久性的降低，而且使得在带束和带束增强层之间的橡胶中产生的剪切力在轮胎周向上变得均匀，从而进一步改善了轮胎的耐磨耗性。此外，比W1/W2在1.05以下改善了轮胎的接地特性，由此也提高了轮胎的转向动力、转向力和燃料效率。
另一方面，比W1/W2在0.8以上防止了带束增强层的宽度太窄，确保了令人满意的高环形刚性，由此可靠地实现了轮胎的良好的耐磨耗性和转向动力。
宽度W2优选为胎面宽度TW的0.85倍-1.10倍。
因为为了可靠地保持在公路上行驶的乘用车所必要的最小负荷能力使得乘用车用轮胎必须具有15,000cm3以上的空气体积，所以本发明的轮胎的空气体积优选地在15,000cm3以上。
实施例
为了确定本发明的效果，制备了实施例1-实施例5的试验轮胎和比较例1-比较例4的试验轮胎并且这些试验轮胎经过以下的试验以评价轮胎的各种性能。
具体地，实施例1-实施例5和比较例1-比较例4的各试验轮胎如图3和图6所示分别具有胎体和一对胎圈部，胎体被设置成跨过该对胎圈部环状地延伸。
此外，试验轮胎具有依次设置在胎体的轮胎径向外侧的由两个带束层构成的带束、带束增强层和胎面。
这两个带束层为倾斜带束层，该倾斜带束层被设置成使得一个层的带束帘线与另一层的带束帘线彼此交叉并且各层的作为带束帘线的钢帘线相对于轮胎周向成60°的倾斜角度倾斜延伸。
带束增强层的帘线由尼龙制成并且大致沿轮胎周向延伸。
<滚动阻力值(RR值)>
以如下方式测量滚动阻力值：以待安装有试验轮胎的各车辆规定的空气压力填充各试验轮胎；在轮胎上施加待安装有试验轮胎的车辆规定的最大负荷的80％的负荷；以及以100km/h的鼓转动速度运行轮胎，以测量轮胎的滚动阻力。
以比较例3为“100”的指数值表示评价结果。指数值越小表示滚动阻力越小。
<耐久性>
以如下方式测量耐久性：以待安装有试验轮胎的各车辆规定的空气压力填充各试验轮胎；在轮胎上施加待安装有试验轮胎的车辆规定的最大负荷；轮胎经受高速的鼓耐久性试验，即在上述条件下使轮胎在鼓上运行并且将速度从120km/h开始每5分钟增加10km/h而逐步增加至轮胎出现故障；记录故障发生时的速度作为评价轮胎的耐久性的测量值。以比较例3的轮胎中故障发生时的速度为“100”的指数值表示评价结果。指数值越大表示耐久性越好。
<转向动力>
以如下方式测量各试验轮胎的转向动力：使用扁平带束型轮胎试验机在轮胎填充待安装有该轮胎的各车辆规定的空气压力且施加待安装有该轮胎的各车辆规定的最大负荷条件下以100km/h的鼓转动速度测量轮胎的转向性能。
如此测量的转向动力值被转换为以比较例3的轮胎的转向动力值为“100”的指数值用于评价。因而，指数值越大表示转向动力越好。
<耐磨耗性>
以如下方式确定各试验轮胎的耐磨耗性：在轮胎填充待安装有该轮胎的各车辆规定的空气压力下且施加待安装有该轮胎的各车辆规定的最大负荷条件下在鼓试验机上以80km/h使得轮胎运行30,000km；并且测量在鼓上运行之后的剩余的槽深作为耐磨耗性的值。如此测量的耐磨耗性的值被转换为以比较例3的轮胎的耐磨耗性的值为“100”的指数值用于评价。指数值越大表示耐磨耗性越好。
在表4中示出了各试验轮胎的相关特征和评价结果。
[表4]
从表4可以理解，实施例1-实施例5的轮胎与比较例1和比较例3的轮胎相比一致地表现出滚动阻力值低且耐久性、转向动力和耐磨耗性的值好或高。
此外，从表4中的实施例2和比较例2的比较可以理解，已经优化了SW和OD的关系的实施例2的轮胎与比较例2的轮胎相比表现出滚动阻力值低且耐久性、转向动力和耐磨耗性的值好或高。
此外，从表4中的实施例2和比较例4的比较可以理解，已经优化了比LCR/TW的实施例2的轮胎与比较例4的轮胎相比表现出滚动阻力值低且耐久性、转向动力和耐磨耗性的值好或高。
附图标记说明
1  胎圈部
2  胎体
3  带束
3a  最窄宽度带束层
4  胎面
5  带束增强层
6  主槽
7  带束
7a  最窄宽度带束层
8  带束增强层
TW 胎面宽度
CL 轮胎赤道面
E  接地端

Claims (6)

1.一种乘用车用充气子午线轮胎，其具有由子午线排列胎体帘线的帘布层构成的且跨越一对胎圈部之间环状地设置的胎体、由至少一个带束层构成的带束和沿轮胎周向延伸的帘线的涂胶层构成的至少一个带束增强层，所述带束和所述带束增强层设置在所述胎体的轮胎径向外侧，其特征在于：
所述轮胎的截面宽度SW小于165mm时，所述轮胎的截面宽度SW与外径OD的比SW/OD在0.26以下，并且
所述轮胎的截面宽度SW在165mm以上时，所述轮胎的截面宽度SW和外径OD满足以下关系式：
OD≥2.135×SW+282.3；并且
假设在轮胎宽度方向截面中：m1表示经过轮胎赤道面在胎面表面上的点P且与轮胎宽度方向平行的直线；m2表示经过接地端E且与轮胎宽度方向平行的直线；LCR表示直线m1和直线m2之间的轮胎径向的距离；并且TW表示所述轮胎的胎面宽度，比LCR/TW在0.045以下。
2.一种乘用车用充气子午线轮胎，其具有由子午线排列胎体帘线的帘布层构成的且跨越一对胎圈部之间环状地设置的胎体、由至少一个带束层构成的带束和沿轮胎周向延伸的帘线的涂胶层构成的至少一个带束增强层，所述带束和所述带束增强层设置在所述胎体的轮胎径向外侧，其特征在于：
所述轮胎的截面宽度SW和外径OD满足以下关系式：
OD≥-0.0187×SW2+9.15×SW-380；并且
假设在轮胎宽度方向截面中：m1表示经过轮胎赤道面在胎面表面上的点P且与轮胎宽度方向平行的直线；m2表示经过接地端E且与轮胎宽度方向平行的直线；LCR表示直线m1和直线m2之间的轮胎径向的距离；并且TW表示所述轮胎的胎面宽度，比LCR/TW在0.045以下。
3.根据权利要求1或2所述的乘用车用充气子午线轮胎，其特征在于，比SW/OD在0.24以下。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的乘用车用充气子午线轮胎，其特征在于，所述带束增强层的帘线的杨氏模量在15000MPa以上。
5.根据权利要求1-4中任一项所述的乘用车用充气子午线轮胎，其特征在于，所述带束层是倾斜带束层，每个所述倾斜带束层包括相对于轮胎周向成45°以上的角度倾斜地延伸的带束帘线，并且所述倾斜带束层之间的所述带束帘线之间彼此交叉。
6.根据权利要求1-5中任一项所述的乘用车用充气子午线轮胎，其特征在于，所述带束增强层的轮胎宽度方向的宽度W1相对于所述至少一个带束层之中的轮胎宽度方向的宽度最小的带束层的轮胎宽度方向的宽度W2的比W1/W2满足0.8≤W1/W2≤1.05。
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