CN115776949A - 充气轮胎 - Google Patents

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Abstract

本发明提供如下的充气轮胎，其能够一边良好地维持高速行驶时的操纵稳定性，一边提高耐冲击***性，高度兼顾这些性能。在具备胎体层(4)和带束层(7)的充气轮胎中，使胎体层(4)包含断裂伸长率为20％～30％、胎侧部处的2.0cN/dtex负荷时的伸长率为5.5％～8.0％、且公量纤度D〔单位：dtex/根〕与植入根数Ec〔单位：根/50mm〕之积A＝D×Ec为1.8×105dtex/50mm～3.0×105dtex/50mm的有机纤维帘线，使带束层包含断裂应力为3300MPa以上且截面积S〔单位：mm2/根〕与植入根数Eb〔单位：根/50mm〕之积B＝S×Eb为6.0mm2/50mm～7.5mm2/50mm的钢帘线。

Description

充气轮胎
技术领域
本发明涉及具备包含有机纤维帘线的胎体层的充气轮胎。
背景技术
充气轮胎一般具备架设于一对胎圈部之间的胎体层，胎体层包含多根加强帘线(胎体帘线)。作为胎体帘线，主要使用有机纤维帘线。特别是，在高速行驶时要求优异的操纵稳定性的轮胎中，有时使用刚性高的人造丝纤维帘线(例如，参照专利文献1)。
另一方面，近年来，对于轮胎的轻量化、滚动阻力的降低的要求提高，正在研究使胎面部的橡胶厚度变薄。然而，在具备包含上述的人造丝纤维帘线的胎体层的轮胎的情况下，伴随于胎面部的薄壁化，耐冲击***性有可能降低。需要说明的是，耐冲击***性是指针对在行驶中轮胎受到大的冲击而胎体破坏的损伤(冲击***)的耐久性，例如柱塞能量试验(测定在对胎面中央部按压预定的大小的柱塞而轮胎破坏时的破坏能量的试验)成为指标。因此，为了在确保与使用人造丝纤维帘线的情况同等的性能的同时改善耐冲击***性，正在研究使用具备预定的物性的聚酯纤维帘线。然而，如果仅是使用这样的聚酯纤维帘线代替人造丝纤维帘线，则会由于其物性的不同，存在未必能够确保充分的操纵稳定性(高速操纵稳定性)这样的问题。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2017-031381号公报
发明内容
发明所要解决的课题
本发明的目的在于提供如下的充气轮胎，其能够一边良好地维持高速行驶时的操纵稳定性，一边提高耐冲击***性，高度兼顾这些性能。
用于解决课题的手段
用于达成上述目的的本发明的充气轮胎具备：胎面部，所述胎面部沿轮胎周向延伸而呈环状；一对胎侧部，所述一对胎侧部配置于所述胎面部的两侧；以及一对胎圈部，所述一对胎圈部配置于这些胎侧部的轮胎径向内侧，所述充气轮胎具有：至少1层胎体层，所述至少1层胎体层架设于所述一对胎圈部之间；以及多层带束层，所述多层带束层配置于所述胎面部处的所述胎体层的外周侧，所述充气轮胎的特征在于，所述胎体层包含由有机纤维帘线构成的胎体帘线，所述胎体帘线的断裂伸长率为20％～30％，所述胎体帘线的所述胎侧部处的2.0cN/dtex负荷时的伸长率为5.5％～8.0％，并且，每1根所述胎体帘线的公量纤度D〔单位：dtex/根〕与在与所述胎体帘线的延长方向正交的方向上每50mm的所述胎体帘线的植入根数Ec〔单位：根/50mm〕之积A＝D×Ec为1.8×105dtex/50mm～3.0×105dtex/50mm，所述带束层包含由钢帘线构成的带束帘线，所述带束帘线的断裂应力为3300MPa以上，并且，每1根所述带束帘线的截面积S〔单位：mm2/根〕与在与所述带束帘线的延长方向正交的方向上每50mm的所述带束帘线的植入根数Eb〔单位：根/50mm〕之积B＝S×Eb为6.0mm2/50mm～7.5mm2/50mm。
发明效果
在本发明中，构成胎体层的胎体帘线为具有上述物性的聚酯纤维帘线，因此能够一边确保与使用人造丝纤维帘线的情况同程度的良好的高速操纵稳定性，一边提高耐冲击***性。具体而言，由于胎体帘线的断裂伸长率和胎侧部处的2.0cN/dtex负荷时的伸长率为上述的范围，因此能够适度地确保胎体帘线的刚性，能够良好地发挥高速操纵稳定性。另外，由于胎体帘线具有上述的断裂伸长率，因此胎体帘线容易追随于局部变形，能够充分地容许在柱塞能量试验时(被柱塞按压时)的变形，能够提高破坏能量。也就是说，在行驶时针对胎面部的突起输入的破坏耐久性提高，因此能够提高耐冲击***性。而且，上述的积A、即每单位宽度的胎体帘线的纤度为上述的范围，因此能够兼顾耐久性和制动性能，其结果是，有利于提高耐冲击***性和高速操纵稳定性。另一方面，由于如上述那样构成带束层，因此能够抑制带束层整体的强力(日文：強力)，有利于弥补在胎体帘线使用上述的聚酯纤维帘线时的缺点而提高高速操纵稳定性。通过这些协作，能够高度兼顾高速操纵稳定性和耐冲击***性。
需要说明的是，胎体帘线(聚酯纤维帘线)的“断裂伸长率”及“1.5cN/dtex负荷时的伸长率”均为依据JIS L1017的“化学纤维轮胎帘线试验方法”，在夹持间隔250mm、拉伸速度300±20mm/分钟的条件下实施拉伸试验而测定的试样帘线的伸长率(％)，“断裂伸长率”为帘线断裂时测定的值，“1.5cN/dtex负荷时的伸长率”为1.5cN/dtex负荷时测定的值。另外，带束帘线(钢帘线)的“断裂应力”是将帘线断裂时的强力除以帘线截面积而得到的值。
在本发明中，优选的是，带束帘线具有内层的线材数N为2根～4根并且外层的线材数M为2根～7根的N+M构造。特别优选具有内层的线材数N为2根且外层的线材数M为2根的2+2构造。通过这样使用特定构造的带束帘线，有利于使带束层的强力适当化而提高高速操纵稳定性。
另外，在上述的带束帘线中，优选的是，构成内层的线材以无捻状态拉齐。通过这样使用特定构造的带束帘线，有利于使带束层的强力适当化而提高高速操纵稳定性。
附图说明
图1是示出由本发明的实施方式构成的充气轮胎的子午线剖视图。
图2是示意性地示出带束帘线的构造的说明图。
具体实施方式
以下，参照附图对本发明的构成进行详细说明。
如图1所示，本发明的充气轮胎具备胎面部1、配置于该胎面部1的两侧的一对胎侧部2、以及配置于胎侧部2的轮胎径向内侧的一对胎圈部3。在图1中，附图标记CL表示轮胎赤道。图1是子午线剖视图因此没有描绘，但胎面部1、胎侧部2、胎圈部3分别沿轮胎周向延伸而呈环状，由此构成充气轮胎的环状的基本构造。以下，使用了图1的说明基本上是基于图示的子午线截面形状，但各轮胎构成构件均沿轮胎周向延伸而呈环状。
在左右一对胎圈部3之间架设有包含沿轮胎径向延伸的多根加强帘线(以下，称为胎体帘线)的胎体层4。在各胎圈部埋设有胎圈芯5，在该胎圈芯5的外周上配置有截面大致三角形状的胎圈填胶6。胎体层4绕胎圈芯5从轮胎宽度方向内侧向外侧折回。由此，胎圈芯5及胎圈填胶6被胎体层4的主体部(从胎面部1经由各胎侧部2到达各胎圈部3的部分)和折回部(在各胎圈部3处绕胎圈芯5折回而朝向各胎侧部2侧延伸的部分)包入。
另一方面，在胎面部1处的胎体层4的外周侧埋设有多层(在图示的例子中为2层)带束层7。各带束层7包含相对于轮胎周向倾斜的多根加强帘线(以下，称为带束帘线)，并且在层间以带束帘线相互交叉的方式配置。在这些带束层7中，带束帘线相对于轮胎周向的倾斜角度例如设定在10°～40°的范围。
而且，在带束层7的外周侧，以提高高速耐久性为目的而设置有带束加强层8。带束加强层8包含在轮胎周向上取向的加强帘线(以下，称为覆盖帘线)。作为覆盖帘线，例如可以使用有机纤维帘线。在带束加强层8中，覆盖帘线相对于轮胎周向的角度例如设定为0°～5°。作为带束加强层8，能够分别单独地设置覆盖带束层7的宽度方向的整个区域的全覆盖层8a、局部地覆盖带束层7的轮胎宽度方向的两端部的一对边缘覆盖层8b，或者将它们组合而设置(在图示的例子中，设置有全覆盖层8a及边缘覆盖层8b这两者)。带束加强层8例如可以通过将使至少1根覆盖帘线拉齐并用覆盖橡胶覆盖而成的带材在轮胎周向上卷绕成螺旋状而构成。
本发明主要与构成上述的胎体层4及带束层7各自的帘线(胎体帘线、带束帘线)有关，因此轮胎的基本构造不限定于上述构造。
在本发明中，构成胎体层4的胎体帘线由将聚酯纤维的丝束捻合而成的聚酯纤维帘线构成。该胎体帘线(聚酯纤维帘线)的断裂伸长率为20％～30％，优选为22％～28％。另外，该胎体帘线的胎侧部处的2.0cN/dtex负荷时的伸长率为5.5％～8.0％，优选为6.5％～7.5％。由于将具有这样的物性的胎体帘线(聚酯纤维帘线)用于胎体层4，因此能够一边确保与使用以往的人造丝纤维帘线的情况同程度的良好的操纵稳定性，一边提高耐冲击***性。即，由于胎体帘线具有上述的伸长(率)特性，因此能够适度地确保胎体帘线的刚性，能够发挥良好的操纵稳定性。另外，由于胎体帘线具有上述的伸长(率)特性，因此胎体帘线容易追随于局部变形，能够充分地容许在柱塞能量试验时(被柱塞按压时)的变形，能够提高破坏能量。也就是说，在行驶时针对胎面部的突起输入的破坏耐久性提高，因此能够提高耐冲击***性。若胎体帘线的断裂伸长率小于20％，则无法得到提高耐冲击***性的效果。若胎体帘线的断裂伸长率超过30％，则有中间伸长率也变大的倾向，因此有可能刚性降低而操纵稳定性降低。若2.0cN/dtex负荷时的伸长率小于5.5％，则帘线刚性变高，接地区域正下方处的胎体层4的卷起端部的压缩应变增大，有可能导致帘线的断裂(即，有可能损害耐久性)。若2.0cN/dtex负荷时的伸长率超过8.0％，则难以确保刚性，有可能无法充分得到提高高速操纵稳定性的效果。
另外，在胎体层4中，每1根胎体帘线的公量纤度D〔单位：dtex/根〕与在与胎体帘线的延长方向正交的方向上每50mm的胎体帘线的植入根数Ec〔单位：根/50mm〕之积A＝D×Ec为1.8×105dtex/50mm～3.0×105dtex/50mm，优选为2.2×105dtex/50mm～2.7×105dtex/50mm。上述的积A是胎体层4中的每单位宽度的胎体帘线的纤度，因此通过使其满足上述的范围，能够提高耐久性和制动性能，其结果是，有利于提高耐冲击***性和高速操纵稳定性。若积A小于1.8×105dtex/50mm，则制动性能有可能劣化。若积A超过3.0×105dtex/50mm，则胎体帘线的间隔变窄，因此难以维持耐久性。需要说明的是，上述的公量纤度D及植入根数Ec各自的范围只要使积A满足上述的范围即可，没有特别限定。
而且，胎体帘线的热收缩率优选为0.5％～2.5％，更优选为1.0％～2.0。需要说明的是，“热收缩率”是指依据JIS L1017的“化学纤维轮胎帘线试验方法”，在试样长度500mm、加热条件150℃×30分钟的条件下加热后测定的试样帘线的干热收缩率(％)。通过使用具有这样的热收缩率的帘线，能够抑制硫化时帘线产生扭折(扭曲、弯折、歪扭、走形等)而耐久性降低、均匀性的降低。此时，若帘线的热收缩率小于0.5％，则在硫化时容易产生扭折，难以良好地维持耐久性。若帘线的热收缩率超过2.5％，则均匀性有可能恶化。
而且，由下述式(1)表示的胎体帘线的捻系数K优选为2000～2500，更优选为2100～2400为好。需要说明的是，该捻系数K是浸渍处理后的帘线的数值。通过使用具有这样的捻系数K的帘线，能够使帘线疲劳性良好而确保优异的耐久性。此时，若帘线的捻系数K小于2000，则帘线疲劳性降低，难以确保耐久性。若帘线的捻系数K超过2500，则帘线的生产率恶化。
K＝T×D1/2...(1)
(式中，T为帘线的上捻数(复捻捻数)[次/10cm]，D为帘线的总纤度[dtex])。
如上所述，胎体帘线由聚酯纤维构成，作为聚酯纤维，可以例示聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维(PET纤维)、聚萘二甲酸乙二醇酯纤维(PEN纤维)、聚对苯二甲酸丁二醇酯纤维(PBT)、聚萘二甲酸丁二醇酯纤维(PBN)，可以优选使用PET纤维。在使用任一种纤维的情况下，根据各纤维的物性，均有利于平衡良好地高度兼顾高速耐久性和操纵稳定性。特别是，在PET纤维的情况下，PET纤维廉价，因此能够实现充气轮胎的低成本化。另外，也能够提高制造帘线时的作业性。
在本发明中，如图2所示，构成带束层7的带束帘线7C具有用由N根线材构成的内层7n(芯)和由在内层7n的周围捻合的M根线材构成的外层7m(护套)构成的N+M构造(在图示的例子中为2+2构造)。内层7n的线材数N为2～4根，外层7m的线材数M为2～7根。特别是，能够优选采用图示的2+2构造。另外，内层7n与外层7m的捻向并不是相同的，不同为好。即，在内层7n为S捻的情况下，外层7m为Z捻为好，在内层7n为Z捻的情况下，外层7m为S捻为好，在内层7n为无捻的情况下，外层7m为S捻或Z捻为好。特别是，在本发明中，优选内层7n为无捻(线材不捻合而拉齐的状态)。若构成带束层7的钢帘线7C的内层的线材数N小于2根，则帘线的初始伸长率恶化。若构成带束层7的钢帘线7C的内层的线材数N超过4根，则加捻构造不稳定。若构成带束层7的钢帘线7C的外层的线材数M小于2根，则帘线强度不足。若构成带束层7的钢帘线7C的外层的线材数M超过7根，则加捻构造不稳定。
本发明的带束帘线的断裂应力为3300MPa以上，优选为3300MPa～3800MPa。另外，在带束层7中，每1根带束帘线的截面积S〔单位：mm2/根〕与在与带束帘线的延长方向正交的方向上每50mm的带束帘线的植入根数Eb〔单位：根/50mm〕之积B＝S×Eb为6.0mm2/50mm～7.5mm2/50mm，优选为6.2mm2/50mm～7.2mm2/50mm。通过这样构成带束层7，能够抑制带束层7整体的强力，能够弥补在胎体帘线使用上述的聚酯纤维帘线时的缺点而提高高速操纵稳定性。此时，若带束帘线的断裂应力小于3300MPa，则为了确保带束强度而需要增加植入根数Eb，因此轮胎重量增加而高速操纵稳定性降低。若积B＝S×Eb小于6.0mm2/50mm，则由于带束强度不充分，所以柱塞强度降低。若积B＝S×Eb超过7.5mm2/50mm，则轮胎重量增加而高速操纵稳定性降低。需要说明的是，上述的截面积S及植入根数Eb各自的范围只要积B满足上述的范围即可，没有特别限定。
以下，通过实施例进一步说明本发明，但本发明的范围并不限定于这些实施例。
实施例
制作了轮胎尺寸为245/45R20、具有图1所示的基本构造、关于胎体层、如表1那样设定了胎体帘线的材质、帘线构造、每1根胎体帘线的公量纤度D〔单位：dtex/根〕、在与胎体帘线的延长方向正交的方向上每50mm的植入根数E〔单位：根/50mm〕、它们的积A＝D×E、断裂伸长率〔单位：％〕、以及1.5cN/dtex负荷时的伸长率〔单位：％〕、并且关于带束层、如表1那样设定了带束帘线的构造、断裂应力〔单位：MPa〕、每1根带束帘线的截面积S〔单位：mm2/根〕、在与带束帘线的延长方向正交的方向上每50mm的带束帘线的植入根数Eb〔单位：根/50mm〕、它们的积B＝S×Eb的以往例1、比较例1～4及实施例1～11的充气轮胎。
在表1中，胎体帘线的“断裂伸长率”及“1.5cN/dtex负荷时的伸长率”均依据JISL1017的“化学纤维轮胎帘线试验方法”，在夹持间隔250mm、拉伸速度300±20mm/分钟的条件下实施拉伸试验而测定。具体而言，“断裂伸长率”是帘线断裂时测定的试样帘线的伸长率(％)，“1.5cN/dtex负荷时的伸长率”是在1.5cN/dtex负荷时测定的试样帘线的伸长率(％)。另外，带束帘线的“断裂应力”是通过将帘线断裂时的强力除以帘线截面积而算出的。
关于表1的胎体帘线的材质一栏，将使用人造丝纤维帘线的情况表示为“人造丝”，将使用聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维帘线的情况表示为“PET”。
对于这些试验轮胎，通过下述的评价方法，评价耐冲击***性(柱塞能量)、高速操纵稳定性、轮胎重量，将其结果一并示于表1。
耐冲击***性(柱塞能量)
将各试验轮胎组装于轮辋尺寸20×8J的车轮，将空气压设为220kPa，依据JISK6302，进行将柱塞直径19±1.6mm的柱塞在负荷速度(柱塞的压入速度)50.0±1.5m/min的条件下按压于胎面中央部的轮胎破坏试验(柱塞破坏试验)，测定轮胎强度(轮胎的破坏能量)。评价结果用将以往例1的测定值设为100的指数来表示。该值越大，意味着破坏能量(柱塞能量)越大，耐冲击***性越优异。特别是，在指数值为“130”以上的情况下，意味着得到了良好的性能。
高速操纵稳定性
将各试验轮胎组装于轮辋尺寸20×8J的车轮，将空气压设为200kPa，安装于排气量2000cc的试验车辆，在2人乘车的状态下，在由干燥路面构成的测试路线上，进行基于测试驾驶员的高速操纵稳定性的感官评价。评价结果用将以往例1设为3.0(基准)的5分法进行评价，用除去最高分和最低分后的5人的平均分来表示。该评价值越大，意味着高速操纵稳定性越优异。
轮胎重量
测定各试验轮胎的重量。评价结果用将以往例1的测定值设为100的指数来表示。该指数值越小，意味着轮胎重量越小。
[表1]
Figure BDA0004040559390000101
[表2]
Figure BDA0004040559390000111
由表1可知，实施例1～11的轮胎在与以往例1的对比中，能够一边良好地发挥高速操纵稳定性，一边提高耐冲击***性，另外，减轻了轮胎重量。另一方面，在比较例1中，由于胎体帘线为人造丝纤维帘线，因此，即使带束帘线满足本发明的要件，也无法改善耐冲击***性。在比较例2中，胎体帘线的断裂伸长率及1.5cN/dtex负荷时的伸长率小，并且，带束帘线的断裂应力小，积B大，因此高速操纵稳定性降低。在比较例3中，胎体帘线的断裂伸长率及1.5cN/dtex负荷时的伸长率小，因此得不到提高高速操纵稳定性的效果。在比较例4中，带束帘线的断裂应力小，积B大，因此高速操纵稳定性降低。
附图标记说明
1 胎面部
2 胎侧部
3 胎圈部
4 胎体层
5 胎圈芯
6 胎圈填胶
7 带束层
7c 带束帘线
8 带束加强层
CL 轮胎赤道。

Claims (4)

1.一种充气轮胎，具备：胎面部，所述胎面部沿轮胎周向延伸而呈环状；一对胎侧部，所述一对胎侧部配置于所述胎面部的两侧；以及一对胎圈部，所述一对胎圈部配置于这些胎侧部的轮胎径向内侧，所述充气轮胎具有：至少1层胎体层，所述至少1层胎体层架设于所述一对胎圈部之间；以及多层带束层，所述多层带束层配置于所述胎面部处的所述胎体层的外周侧，
所述充气轮胎的特征在于，
所述胎体层包含由有机纤维帘线构成的胎体帘线，所述胎体帘线的断裂伸长率为20％～30％，所述胎体帘线的所述胎侧部处的2.0cN/dtex负荷时的伸长率为5.5％～8.0％，并且，每1根所述胎体帘线的公量纤度D与在与所述胎体帘线的延长方向正交的方向上每50mm的所述胎体帘线的植入根数Ec之积A＝D×Ec为1.8×105dtex/50mm～3.0×105dtex/50mm，所述每1根所述胎体帘线的公量纤度D的单位是dtex/根，所述每50mm的所述胎体帘线的植入根数Ec的单位是根/50mm，
所述带束层包含由钢帘线构成的带束帘线，所述带束帘线的断裂应力为3300MPa以上，并且，每1根所述带束帘线的截面积S与在与所述带束帘线的延长方向正交的方向上每50mm的所述带束帘线的植入根数Eb之积B＝S×Eb为6.0mm2/50mm～7.5mm2/50mm，所述每1根所述带束帘线的截面积S的单位是mm2/根，所述每50mm的所述带束帘线的植入根数Eb的单位是根/50mm。
2.根据权利要求1所述的充气轮胎，其特征在于，
所述带束帘线具有内层的线材数N为2根～4根并且外层的线材数M为2根～7根的N+M构造。
3.根据权利要求2所述的充气轮胎，其特征在于，
所述带束帘线具有内层的线材数N为2根且外层的线材数M为2根的2+2构造。
4.根据权利要求2或3所述的充气轮胎，其特征在于，
构成所述内层的线材以无捻状态拉齐。
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