专利名称：具有圆周方向螺旋卷绕带束层的子午线轮胎的制作方法
技术领域：
本发明涉及带束层的带束层帘线基本上与轮胎的圆周方向平行地螺旋卷绕排列的子午线轮胎。
背景技术：
为了进一步提高车的安全性，强烈要求提高与路面接触的轮胎的制动性、操纵稳定性。另外，考虑到环境方面、以及提高燃料费，对轮胎的轻量化也提出了很高的要求。为了满足这些要求，日本专利特开昭62-152904号公报中记载了一种子午线轮胎，所述紫外线轮胎如下以子午线排列(以相对于轮胎的圆周方向85～90度倾斜角度排列)配置从轮胎胎面部起经由轮胎侧壁部在胎圈部的胎圈芯处折回的主体帘布层帘线，在该主体帘布层的轮胎胎面部在外周侧，沿着轮胎的圆周方向配置一层使钢丝帘线相对于轮胎的圆周方向倾斜20～40度的副带束层，在该倾斜带束层的外周侧，沿轮胎圆周方向卷绕相对于延伸率增加而拉伸负荷的增加比例大的如钢丝或者开普勒(ケプラ繊維)等有机纤维帘线，而形成主带束层。带束层借助限制主体帘布层沿半径方向膨胀的所谓卡箍效果，阻止主体帘布层的运动，发挥作为子午线轮胎的特征性能的操纵稳定性、高速耐久性、耐磨损性，在排列在带束层上的带束层帘线上，为了发挥更大的卡箍效果(タガ効果)，使用相对于延伸率的增加而拉伸负荷的增加比例大的钢丝帘线或芳香族聚酰胺纤维。
反之，在日本专利特开平8-318706号公报中记载了一种子午线轮胎，该子午线轮胎，在圆周方向的带束层中，使用将捻制结构最佳化、相对于延伸率的增加而拉伸增加比例小的PET或尼龙纤维。
进而，为了获得由带束层产生的适当的卡箍效果，如图19、20所示，试制了如下子午线轮胎，即，在主体帘布层70的轮胎胎面部外周侧，沿轮胎圆周方向配置使钢丝帘线相对于轮胎圆周方向相互沿相反方向倾斜的两层副带束层71、72，在外侧的倾斜带束层72的外周侧，沿轮胎圆周方向基本上平行地卷绕有机纤维帘线，而形成主带束层73。
在轮胎的制造过程中，在用未硫化的橡胶成形的所谓生轮胎硫化时，将生轮胎放入金属模内，一面加热一面在内部加压，在金属模内硫化成形。为了通过硫化成形获得所希望的轮胎形状，通过成形方法赋予0.5～3％的延伸率，将生轮胎在金属模内扩张几％。利用相对于延伸率的增加而拉伸负荷的增加比例大的、基本上不伸长的通常的钢丝帘线或芳香族聚酰胺帘线，在生轮胎内部施加的压力下，不会伸长0.5～3％，在扩张时，存在着由主体帘布层帘线不扩张的带束层帘线阻止扩张、不能保持正常形状的不良情况。反过来，在带束层帘线中使用相对于延伸率增加而拉伸负荷的增加比例小的PET或尼龙纤维的帘线的子午线轮胎中，存在着在硫化成形后不能获得足够的卡箍效果的问题。
发明内容
本发明为了解决这种问题而成，其目的是提供一种子午线轮胎，该子午线轮胎在硫化成形时，生轮胎能够保持正常形状进行扩张，并具有硫化成形后能够充分发挥卡箍效果的、沿圆周方向螺旋卷绕有带束层帘线的带束层。
第一个发明的子午线轮胎，包括在两端具有折回部的主体帘布层，该折回部从轮胎胎面部经由轮胎侧壁部在胎圈部的胎圈芯处折回；沿轮胎圆周方向卷绕安装到该主体帘布层的外周上的带束层；沿圆周方向配置在该带束层的外周上的轮胎胎面；在前述主体帘布层的轮胎侧壁部和折回部之间、从前述胎圈芯起向轮胎半径方向外侧延伸的胎圈填胶，其中，前述带束层，是被橡胶被覆的一条或多条带束层帘线沿轮胎圆周方向基本上平行地螺旋卷绕排列的至少一层螺旋卷绕带束层；该螺旋卷绕带束层的带束层帘线，在规定延伸率或其以下时，相对于延伸率增加的拉伸负荷增加比例小，当超过规定延伸率时，前述拉伸负荷增加比例大。
根据本发明，在硫化成形时，由于带束层帘线在小的拉伸负荷下扩张，阻止主体帘布层帘线的扩张，所以，生轮胎保持正常的形状而扩张，且各部分可靠地贴紧并硫化成形。同时，由于轮胎在带束层帘线仅以规定延伸率伸长的状态下硫化成形，所以，硫化后，相对于延伸率的增加，拉伸负荷的增加比例变大，充分发挥卡箍效果，在很好地保持所希望的环形形状的同时，轮胎圆周方向的前后刚性提高，可以抑制轮胎胎面踏面的运动，可以提高制动性能并防止碰撞事故，进而，可以使轮胎胎面踏面的地面接触形状良好，能够进行急速起步、急速转向的切换，提高操纵稳定性。
第二个发明，是在具有根据上述第一个发明的圆周方向螺旋卷绕的带束层的子午线轮胎中，前述螺旋卷绕带束层的带束层帘线，在拉伸负荷为20N时的延伸率在0.5％或其以上，在延伸率3％时的拉伸负荷在60N或其以上(优选地，在1.5％时的拉伸负荷在30N或其以上)。
根据本发明，和第一个发明同样，在生轮胎外径以扩张率0.5～3％扩张时，可以很好地保持轮胎整体的形状，各部分贴紧并硫化成形，硫化成形后，带束层阻止主体帘布层的扩张的卡箍效果变大。
第三个发明，是在具有根据上述第一个或第二个发明的圆周方向螺旋卷绕的带束层的子午线轮胎中，前述螺旋卷绕带束层的带束层帘线，是以尼龙纤维束为芯、且将芳香族聚酰胺纤维束捻制在其周围的复合式帘线。
根据本发明，可以提供一种具有如下特性的轻量的带束层帘线，即在延伸率为规定值或其以下时，相对于延伸率的增加的拉伸负荷的增加比例小，当超过规定值时，拉伸负荷的增加比例大。
第四个发明，是在具有根据上述第一个或第二个发明的圆周方向螺旋卷绕的带束层的子午线轮胎中，前述螺旋卷绕带束层的带束层帘线是将多个钢丝帘线捻制的复捻钢丝帘线。
根据本发明，可以提供一种如下带束层帘线，即在延伸率为规定值或其以下时，相对于延伸率的增加的拉伸负荷的增加比例小，当超过规定值时，拉伸负荷的增加比例急剧增加的卡箍效果大。
第五个发明，是在具有根据上述第一个或第二个发明的圆周方向螺旋卷绕的带束层的子午线轮胎中，前述螺旋卷绕带束层的带束层帘线是将多个钢丝单根线捻制成的钢丝帘线进行波形加工的、带有波形的钢丝帘线。
根据本发明，可以制造很容易调整其特性，并且在延伸率为规定值或其以下时，相对于延伸率的增加的拉伸负荷的增加比例小，当超过规定值时，拉伸负荷的增加比例急剧增加的卡箍效果大的钢丝的带束层帘线。
第六个发明，是在具有根据上述第一个至第五个发明中任意一项发明的圆周方向螺旋卷绕的带束层的子午线轮胎中，前述主体帘布层，至少配置一层，该主体帘布层相对于主体帘布层帘线的圆周方向的倾斜角度为85～90度；沿圆周方向配置在主体帘布层的外周上的带束层由以下部分构成，即将钢丝的带束层帘线相对于圆周方向倾斜10～40度而排列一层的倾斜带束层；以及，带束层帘线在该倾斜带束层的外周沿轮胎圆周方向基本上平行地螺旋卷绕排列的至少一层螺旋卷绕带束层。
根据本发明，除第一个发明的效果之外，还可以提高子午线轮胎轻量化、轮胎的制动性及操纵稳定性，维持高速耐久性、耐磨损性。
第七个发明，是在具有根据上述第一个至第三个发明中任意一项发明的圆周方向螺旋卷绕的带束层的子午线轮胎中，前述主体帘布层，至少配置一层，该主体帘布层相对于主体帘布层帘线的圆周方向的倾斜角度为85～90度；沿圆周方向配置在主体帘布层外周上的带束层，包括将钢丝的带束层帘线相对于圆周方向以30～60度(优选地，40～50度)沿相同方向以相同角度倾斜排列的两层的倾斜带束层；以及，由复合式帘线构成的带束层帘线由橡胶被覆、且沿轮胎圆周方向基本上平行地螺旋卷绕排列在前述倾斜带束层的外周上的至少一层螺旋卷绕带束层；前述两层倾斜带束层中的一个倾斜带束层的宽度是另一个倾斜带束层的40～70％，在子午线轮胎的宽度方向的中央部，沿圆周方向配置。
根据本发明，借助两层的相同方向的倾斜带束层和圆周方向螺旋卷绕带束层产生的卡箍效果，可以提高轮胎的制动性、操纵稳定性及耐磨损性，特别是，可以提高潮湿时的制动性。通常，钢丝带束层的配置结构，使带束层帘线的倾斜方向相反，沿相互交叉的方向卷绕配置两层带束层。在这种情况下，带束层帘线相互干扰产生扭曲，接地面的接地压力分布不均匀，不能变得平坦，即使看起来接地面积相等，但对制动性、操纵稳定性起作用的实质上的接地面积变小，但在本发明中，由于相对于圆周方向将带束层帘线沿相同方向卷绕安装倾斜有相同角度的两层倾斜带束层，所以，轮胎的接地面的接地压力分布变得均匀且平坦，在看起来接地面积相同时，对制动性、操纵稳定性起作用的实质上的接地面积增大，可以提高制动性、操纵稳定性。进而，由于两层倾斜带束层中的一个倾斜带束层，宽度是另一个倾斜带束层的40～70％，在子午线轮胎的宽度方向的中央部沿圆周方向配置，所以，在由于制动负荷急剧增加的情况下，可以抑制踏面部的中央部容易产生的浮起，且可以维持踏面部的柔软性。
第八个发明，是在具有根据上述第七个发明的圆周方向螺旋卷绕的带束层的子午线轮胎中，将由复合式帘线构成的有机纤维帘线，用橡胶被覆，并在前述倾斜带束层和前述主体帘布层的外周之间，沿圆周方向基本上平行地螺旋卷绕排列，而形成倾斜带束层下帘布层；将该倾斜带束层下帘布层的有机纤维帘线的编织根数在子午线轮胎的宽度方向侧边缘的胎肩部密，在前述中央部稀疏。
根据本发明，由于在主体帘布层的外周上，从胎肩部起一直到中央部配置倾斜带束层下帘布层，所以，在制动时负荷急剧地作用时，倾斜带束层下帘布层限制主体帘布层帘线之间的张紧，减少各个主体帘布层帘线的张力差，可以提高制动力。另外，由于倾斜带束层下帘布层的帘线的编织根数，在胎肩部密，在中央部稀，所以，当内压施加到轮胎上时，借助编织根数密的有机纤维帘线，子午线轮胎的胎肩部的接地状态稳定，显著提高轮胎的操纵稳定性及潮湿时的制动性，也提高干燥时的制动性及耐磨损性。由于在中央部，有机纤维帘线的编织根数稀，所以，不会损害柔软性，可以限制主体帘布层帘线之间的张紧。
第九个发明，是在具有根据上述第七个发明的圆周方向螺旋卷绕的带束层的子午线轮胎中，用橡胶被覆带有波形的钢丝帘线，在子午线轮胎的宽度方向侧边缘的胎肩部中，在前述倾斜带束层和前述主体帘布层的外周之间，沿圆周方向基本上平行紧密地螺旋卷绕排列，用橡胶被覆由复合式帘线构成的有机纤维帘线，在前述中央部中，在前述倾斜带束层和前述主体帘布层的外周之间，沿圆周方向基本上平行稀疏地螺旋卷绕排列，而形成倾斜带束层下帘布层。
根据本发明，在制动时，负荷急剧作用时，倾斜带束层下帘布层限制主体帘布层帘线的张紧，可以减少各个主体帘布层帘线的张力差，提高制动力。进而，由于将胎肩部的倾斜带束层下帘布层的材质制成带有波形的钢丝帘线，所以，子午线轮胎的胎肩部的刚性增高，在急剧制动时的胎肩部的接地状态稳定，显著提高潮湿时的轮胎的制动性及操纵稳定性，也提高干燥时的制动性及耐磨损性。在子午线轮胎的中央部，借助稀疏地螺旋卷绕的有机纤维帘线，可以在无损于柔软性的范围内抑制浮起。
第十个发明，是在具有根据上述第七个发明的圆周方向螺旋卷绕的带束层的子午线轮胎中，将在规定延伸率或其以下时，相对于延伸率的增加而拉伸负荷的增加比例小、且当超过规定延伸率时前述拉伸负荷的增加比例大的帘线，用橡胶被覆，并在前述倾斜带束层和前述主体帘布层的外周之间，沿圆周方向基本上平行地螺旋卷绕排列，而形成倾斜带束层下帘布层；将该倾斜带束层下帘布层的帘线的编织根数，在子午线轮胎的宽度方向侧边缘的胎肩部及中心部密，在前述胎肩部和前述中心部之间稀疏。
根据本发明，由于在主体帘布层的外周上，从胎肩部起直到中央部配置倾斜带束层下帘布层，所以，在制动时，急剧作用负荷时，倾斜带束层下帘布层限制主体帘布层帘线之间的张紧，减少各个主体帘布层帘线的张力差，可以提高制动力。另外，由于将倾斜带束层下帘布层的帘线编织根数，在胎肩部和中心部密，在胎肩部和中心部之间稀疏，所以，一面用稀疏的部分保持轻量化，一面用编织根数密的胎肩部和中心部总是使接地状态稳定，显著提高轮胎的操纵稳定性和潮湿时的制动性，也提高干燥时的制动性及耐磨损性。由于中心部的编织根数密，抑制高速时的中央部浮起，也提高高速时的操纵稳定性。
第十一个发明，是在具有根据上述第十个发明的圆周方向螺旋卷绕的带束层的子午线轮胎中，将在规定延伸率或其以下时，相对于延伸率的增加而拉伸负荷的增加比例小、且当超过规定延伸率时前述拉伸负荷的增加比例大的帘线，用橡胶被覆，并在前述螺旋卷绕带束层和前述倾斜带束层之间，沿圆周方向基本上平行地螺旋卷绕排列，而形成螺旋卷绕带束层下帘布层；将该螺旋卷绕带束层下帘布层的帘线的编织根数，在子午线轮胎的宽度方向侧边缘的胎肩部及中心部密，在前述胎肩部及中心部之间稀疏。
根据本发明，在制动时，负荷急剧作用时，倾斜带束层下帘布层限制主体帘布层帘线之间的张紧，减少各个主体帘布层帘线之间的张力差，可以提高制动力。另外，胎肩部和中央部刚性提高，急速制动时的胎肩部的设置状态稳定，潮湿时的轮胎制动性及操纵稳定性显著提高，干燥时的制动性及耐磨损性也得到提高。抑制中央部在高速时的浮起，提高高速时的操纵稳定性。进而，由于在圆周方向螺旋卷绕带束层和倾斜带束层之间配置螺旋卷绕带束层下帘布层，所以，对于帘布层的卡箍效果进一步增强，操纵稳定性及耐磨损性提高。另外，由于用前述螺旋卷绕带束层下帘布层和倾斜带束层下帘布层，在胎肩部和中心部紧密夹入限制倾斜带束层的钢丝帘线，所以，可以抑制轮胎转动时的倾斜带束层的钢丝帘线的运动，可以提高在粗糙的路面上车内的防噪音性能。
第十二个发明，是在具有根据上述第六至第十一个发明的任意一个发明的圆周方向螺旋卷绕的带束层的子午线轮胎中，前述螺旋卷绕带束层的两端部，覆盖前述倾斜带束层的两端部。
根据本发明，可以防止倾斜带束层的帘线的两端与轮胎胎面的内周面接触而成为故障原因。
图1是沿轮胎的半径方向切断根据第一实施方式的具有圆周方向螺旋卷绕带束层的子午线轮胎的剖视图；图2是表示第一实施方式的主体帘布层和带束层的图；图3是表示用未硫化配合橡胶被覆带束层帘线的状态的图；图4是表示相对于带束层帘线的延伸率的拉伸负荷的图；图5是复捻钢丝帘线的立体图；图6是沿轮胎的半径方向切断根据第二实施方式的具有圆周方向螺旋卷绕带束层的子午线轮胎的剖视图；图7是表示第二实施方式的主体帘布层和带束层的图；图8是复合式帘线的立体图；图9是沿轮胎的半径方向切断根据第三实施方式的具有圆周方向螺旋卷绕带束层的子午线轮胎的剖视图；图10是表示第三实施方式的主体帘布层和带束层的图；图11是沿轮胎的半径方向切断根据第四实施方式的具有圆周方向螺旋卷绕带束层的子午线轮胎的剖视图；图12是表示第四实施方式的主体帘布层、带束层及倾斜带束层下帘布层的配置的图；图13是沿轮胎的半径方向切断根据第五实施方式的具有圆周方向螺旋卷绕带束层的子午线轮胎的剖视图；图14是表示第五实施方式的主体帘布层、带束层及倾斜带束层下帘布层的配置的图；图15是表示进行过波形加工的钢丝帘线的透视图；图16是表示第六实施方式中的主体帘布层、带束层及倾斜带束层下帘布层的配置的图；图17是表示第七实施方式中的主体帘布层、带束层、倾斜带束层下帘布层及螺旋卷绕带束层下帘布层配置的图；
图18是表示将上述图17的带束层的倾斜带束层作为一层的第八实施方式的图；图19是沿半径方向切断现有的子午线轮胎的剖视图；图20是表示现有的子午线轮胎的主体帘布层和带束层的配置的图。
具体实施例方式
下面，根据
将本发明应用于车辆用子午线轮胎的、根据第一实施方式的具有圆周方向螺旋卷绕带束层的子午线轮胎。如图1、2所示，子午线轮胎1包括轮胎胎面部2；从轮胎胎面部2的两端向轮胎轴线沿半径方向弯曲相连的轮胎两侧的轮胎侧壁部3；相连于各个轮胎侧壁部3的内周边缘的环状的胎圈部4。在两侧的胎圈部4上，设置有将钢丝帘线卷绕成环状的胎圈芯5。主体帘布层6，从轮胎胎面部2起经由两侧的轮胎侧壁部3，在各个胎圈芯5处折回保持，而架设在两侧的胎圈之间。在主体帘布层6上，以相对于轮胎圆周方向呈85～90度的倾斜角度排列有被橡胶被覆的主体帘布层帘线7。通过这样以85～90度的倾斜角度排列主体帘布层帘线7，与将带束层帘线9沿轮胎圆周方向螺旋卷绕的螺旋卷绕带束层10的优异的卡箍效果相结合，可以很容易保持在所需的环形形状，成为制动性及操纵稳定性优异的子午线轮胎。
在主体帘布层6的外周上，形成有以用橡胶被覆的状态下，将具有适当的拉伸刚性的带束层帘线9沿轮胎圆周方向基本上平行地以0～9度的倾斜角度螺旋卷绕成两层9a、9b的螺旋卷绕带束层10。这时，可以如图3(a)所示，在用未硫化配合橡胶8被覆一条带束层帘线9的外周的状态下，依次螺旋卷绕第一层9a、第二层9b，也可以如图3(b)所示，在将多条带束层帘线9并列并用未硫化配合橡胶8被覆成带状的状态下，多条同时依次螺旋卷绕第一层9a、第二层9b，也可以如图3(c)所示，将并列的多条带束层帘线列将第一层9a用和第二层9b用两段重叠，在用未硫化配合橡胶8被覆成带状的状态下，一次螺旋卷绕而形成螺旋卷绕带束层10。在主体帘布层6的外周上螺旋卷绕用橡胶被覆的带束层帘线9的制造方法，例如，可以采用日本专利特开2002-137607号公报记载的公知的制造方法，所以省略说明。
带束层帘线9，如后面描述，最终以相对于延伸率的增加而拉伸负荷的增加比例大的状态沿轮胎的圆周方向基本上平行地螺旋卷绕成两层。从而，螺旋卷绕带束层10阻止主体帘布层6的扩张的卡箍效果大，可以良好地保持所希望的环形形状，轮胎圆周方向的前后刚性提高，可以抑制轮胎踏面的运动，可以提高制动性能而防止碰撞事故。进而，能够进行急速起步、急速操纵的切换，提高操纵稳定性。
在主体帘布层6的内周面上，配置内衬11，在螺旋卷绕带束层10的外周面上，卷绕轮胎胎面12，在主体帘布层6的轮胎侧壁部与折回部之间，配置从胎圈芯5起沿轮胎半径方向外侧延伸的胎圈填胶13，在轮胎侧壁部3上配置有侧胎面20。
将利用未硫化配合橡胶成形大致有上述结构的生轮胎，放入硫化金属模内，通过一面加热到约200℃，一面将配合到内衬11的内周面上的扩张模扩张，在使内衬11、主体帘布层6、螺旋卷绕带束层10以及轮胎胎面12贴紧的同时，将未硫化配合橡胶硫化成形。由于借助这种扩张模的扩张，轮胎外径以扩张率0.5～3％被扩张，所以，在进行这种扩张时，当带束层帘线9在小的拉伸负荷下不产生扩张时，由主体帘布层帘线7不扩张的带束层帘线9阻止扩张，不能保持正常的形状。
鉴于这一点，改变轮胎的硫化成形条件进行种种试验的结果，发现，如图4所示，当将以拉伸负荷为20N时的延伸率为0.5％或其以上、延伸率为3％时的拉伸负荷在60N或其以上(优选地，1.5％时的拉伸负荷为30N或其以上)的方式制作的帘线使用在带束层帘线9中时，在扩张模的扩张时良好地保持整个轮胎的形状的状态下，能够可靠地使内衬11、主体帘布层6、螺旋卷绕带束层10以及轮胎胎面12贴紧并进行硫化。同时，由于轮胎在带束层帘线以0.5～3％的延伸率伸长的状态下被硫化成形，所以，在硫化成形的轮胎中的带束层帘线9拉伸刚性增高，螺旋卷绕带束层10阻止主体帘布层6的扩张的卡箍效果变大，可以很好地保持所希望的环形形状，制动性能及操纵稳定性提高。
在第一实施方式中作为一个例子使用的带束层帘线9，是如图5所示的3×3×0.175的钢丝帘线。其是将3条线径0.175φmm的钢丝单根线18a合股加捻制成股线18b，将3条这种股线18b以更短的节距合股加捻制成的帘线线径为0.81φmm的复捻钢丝帘线19。相对于复捻钢丝帘线19的延伸率的拉伸负荷特性，如图4所示的特性(a)所示，拉伸负荷为20N时的延伸率为0.5％或其以上的0.6％，延伸率为1.5％时的拉伸负荷变成350N，在延伸率为作为规定值的约0.5％或其以下时，相对于延伸率的增加的拉伸负荷的增加比例小，当超过规定值时，增加比例变大。
在螺旋卷绕带束层10中使用的带束层帘线9，也可以是如图15所示的带有波形的钢丝帘线50。这种带有波形的钢丝帘线50，是对1×3×0.27的钢丝帘线(将3条0.27φmm的钢丝单根线53合股加捻的帘线线径0.58φmm的帘线)进行波形加工形成的。带有波形的钢丝帘线50，通过变更波形，可以很容易调整在低负荷时相对于延伸率的增加而拉伸负荷的增加比例小、当延伸率超过规定值时拉伸负荷增加比例大的所希望的特性。
即使在相对于延伸率的增加拉伸负荷的增加比例大、纤维本身的延伸率小的芳香族聚酰胺帘线或钢丝帘线中，通过选择其加捻方式，也可以制成具有在低负荷时相对于延伸率的增加拉伸负荷的增加比例小、当超过规定值时拉伸负荷增加比例大的所需特性的所希望特性的重量轻的带束层帘线。
此外，帘线的拉伸试验，使用岛津制作所制作的AGS-500A机，夹持间隔为250mm，拉伸速度在有机纤维帘线为300mm/分钟、钢丝帘线为125/分钟，在室温25±3℃，相对湿度为65％的室内进行。帘线样品采用在其中存在有36％硫酸的密闭容器内恒温(20±2℃)的样品。
在第二实施方式中，如图6、7所示，在主体帘布层21上，以相对于轮胎圆周方向85～90度的倾斜角度并列地配置由两层22a、22b橡胶被覆的主体帘布层帘线22。在主体帘布层21的外周上配置有两层带束层23。轮胎半径方向内侧的第一层，是将钢丝的带束层帘线34相对于圆周方向倾斜10～40度、优选地为20度而排列成一层、且用橡胶被覆的倾斜带束层25。第二层，是如图3(a)、(b)所示的用橡胶8被覆的一条或其以上的带束层帘线9沿轮胎圆周方向基本上平行的0～9度的倾斜角度螺旋卷绕成一层排列的螺旋卷绕带束层26。
对于螺旋卷绕带束层26的带束层帘线9，使用将代表芳香族聚酰胺纤维帘线的芳香族聚酰胺纤维束27(例如，芳香族聚酰胺1100dtex)和脂肪族聚酰胺系的尼龙纤维束28(例如，尼龙940dtex)合股加捻的复合式帘线29(参照图8)。相对于复合式帘线29的延伸率的拉伸负荷的特性，如图4所示的特性(b)所示，延伸率为3％时的负荷为60N或其以上的80N，延伸率6％时的拉伸负荷变成300N，在延伸率为规定值的约3％或其以下时，相对于延伸率的增加而拉伸负荷的增加比例小，当超过规定值时增加比例变大。通过将多条复合式帘线29打捆，可以增大相对于延伸率的拉伸负荷，在后面描述的第二实施例中，将3条复合式帘线29打捆制成的帘线线径1.08φmm的帘线用作带束层帘线9来使用。另外，通过调整捻制结构，可以变更前述的规定值。
在第二实施方式中，由于带束层23，由排列相对于圆周方向倾斜低角度(10～40度)的高刚性的钢丝帘线24的倾斜带束层25、和将一条或其以上的橡胶被覆的带束层帘线9沿轮胎圆周方向基本上平行(0～9度)螺旋卷绕排列的螺旋卷绕带束层26构成，所以，相对于主体帘布层6可以极大地发挥卡箍效果，提高制动性能及操纵稳定性。另外，由于钢丝帘线24的倾斜带束层25是一层，可以达到轻量化，可以提高低滚动阻力的效果。进而，由于螺旋卷绕带束层26的带束层帘线9，是将多条用尼龙纤维束28作为芯子、用芳香族聚酰胺纤维束27捻制其周围的复合式帘线29打捆的帘线，所以，可以获得相对于延伸率的增加而拉伸负荷的增加比例适当的轻量的带束层帘线9，在轮胎能够轻量化的同时，还可以减少轮胎制造时不良情况的发生。
在第三实施方式中，如图9、10所示，在主体帘布层31上，相对于轮胎圆周方向以85～90度的倾斜角度被一层橡胶被覆地、并列配置主体帘布层帘线32。在主体帘布层31的外周上，沿圆周方向配置有两层倾斜的带束层33、34。两层倾斜的带束层33、34，将钢丝的带束层帘线35在相对于圆周方向以30～60度(优选地为40～50度)的相同方向以相同的角度倾斜排列，两层倾斜带束层33、34中的外周侧的倾斜带束层34，宽度为内周侧的倾斜带束层33的40～70％，在子午线轮胎的宽度方向的中央部沿圆周方向配置。此外，也可以将内周侧的倾斜带束层33的宽度设为外周侧的倾斜带束层的宽度的40～70％。在两层倾斜的带束层33、34的外周上，沿圆周方向基本上平行地排列螺旋卷绕地排列被橡胶被覆的带束层帘线9，所述带束层帘线9是将3条在规定延伸率或其以下的情况下相对于延伸率的增加而拉伸负荷的增加比例小、在超过规定的延伸率时拉伸负荷增加比例大的复合式帘线29打捆构成的。利用两层倾斜带束层33、34及螺旋卷绕带束层36构成带束层37。
在第三实施方式中，由于钢丝带束层帘线35相对于圆周方向沿相同方向以相同角度倾斜地排列的两层倾斜带束层33、34，沿圆周方向卷绕安装在主体帘布层31的外周上，由复合式帘线29构成的带束层帘线9被橡胶被覆、且沿轮胎的圆周方向基本上平行地螺旋卷绕排列在倾斜带束层33、34的外周上，所以，接地面变得均匀平坦，与圆周方向螺旋卷绕带束层的卡箍效果相结合，提高轮胎的操纵稳定性、耐磨损性及制动性，特别是，提高潮湿时的制动性。
通常，钢丝带的配置结构中，带束层帘线的倾斜方向相反，沿着相互交叉的方向卷绕配置两层带束层。在这种情况下，带束层帘线相互干扰产生扭转，接地面的接地压力分布不均匀，变得不平坦，即使看起来接地面积相等，但对制动性、操纵稳定性起作用的实质上的接地面积缩小。与此相对，在第三实施方式中，由于将带束层帘线相对于圆周方向沿相同的方向以相同的角度卷绕安装两层倾斜的带束层33、34，所以，轮胎的接地面的接地压力分布变得均匀平坦，即使看起来接地面积相等，但对制动性、操纵稳定性起作用的实质上的接地面积增大，制动性、操纵稳定性提高。
进而，由于两层倾斜带束层33、34中的一个倾斜带束层34，宽度是另一个倾斜带束层33的40～70％，在子午线轮胎的宽度方向的中央部沿圆周方向配置，所以，可以抑制在由于制动而负荷急剧增加的情况下，在踏面部的中央部容易产生的上浮，并且保持踏面部的柔软性。此外，当倾斜带束层34的宽度比倾斜带束层3的宽度的40％还要窄时，容易发生踏面部的中央部的上浮，当超过70％时，会损害踏面部的柔软性，乘坐舒适性及车内噪音性能变差。
下面说明的第四及第五实施方式，只有在倾斜带束层34和主体帘布层31的外周之间排列倾斜带束层下帘布层41的结构与第三实施方式不同，所以，只说明该不同之处，对于其它结构部分赋予相同的标号，省略说明。
在第四实施方式中，如图11、12所示，复合式帘线29或将多条复合式帘线29合股加捻的有机纤维帘线41由橡胶被覆，在倾斜带束层33、34与主体帘布层31的外周之间，沿圆周方向基本上平行地螺旋卷绕排列，而形成倾斜带束层下帘布层42。将倾斜带束层下帘布层42的有机纤维帘线41的编织根数，在子午线轮胎的宽度方向侧边缘的胎肩部43处，是在10mm之间约为14±10条左右的密度，在中央部约为胎肩部43的40～85％，优选地为50～80％的稀疏。另外，在中央部44处，也可以向中心慢慢地变稀疏。由复合式帘线29构成的有机纤维帘线41，在将生轮胎放入硫化金属模内、扩张模扩张时，不会产生因适当地伸长而损坏轮胎的整个形状的情况。
这样，由于在主体帘布层31的外周上、从胎肩部43起直到中央部44配置有倾斜带束层下帘布层42，所以，在制动时负荷剧烈地作用时，倾斜带束层下帘布层42限制主体帘布层帘线32之间的张紧，减少各个主体帘布层帘线32的张力差，提高制动力。进而，在向轮胎上施加内压时，将轮胎进一步稳定维持在规定的形状。另外，由于将倾斜带束层下帘布层42的有机纤维帘线41的编织根数，在胎肩部43处密，在中央部稀疏，所以，在轮胎施加内压时，由编织根数密的有机纤维帘线41的胎肩部43的接地形状稳定，可以显著提高轮胎的操纵稳定性及潮湿时的制动性的同时，可以提高干燥时的制动性及耐磨损性。在中央部44处的由离心力引起的上浮，主要由带束层37抑制，在中央部44处，将有机纤维帘线41的编织根数设为稀疏，不会损坏柔软性，限制由主体帘布层帘线32之间的张紧以及离心力引起的上浮。
在图13、14所示的第五实施方式中，如图15所示的实施过波形加工的带有波形的钢丝帘线50，被橡胶被覆，在胎肩部43处，在倾斜带束层33、34和主体帘布层31的外周之间，沿圆周方向基本上平行地螺旋卷绕排列。带有波形的钢丝帘线50，可以是将振幅H(从波的顶上起至相反方向的波的顶上的距离)除以帘线直径d的值H/d为1.1～3.0，将波长L除以帘线直径的值L/d为2～100。在后面所述的实施例5中，用1×3×0.20的帘线(将3条0.20φmm的单根线53合股加捻的帘线)将波形加工前的帘线直径为0.424φmm的帘线，实施波形加工而成为振幅H＝0.68mm、波长L＝2.0mm来使用。
带有波形的钢丝帘线50，在将生轮胎放入硫化金属模内、且扩张模扩张时，适当伸长，不会损坏轮胎的整个形状。在中央部44处，复合式帘线29或者将多条复合式帘线29进行合股加捻的有机纤维帘线51，在倾斜带束层33、34和主体帘布层31的外周之间，沿圆周方向基本上平行地稀疏地螺旋卷绕排列。利用排列在胎肩部43处的钢丝帘线50及排列在中央部44处的有机纤维帘线51，而形成有倾斜带束层下帘布层52。
根据第五实施方式，和第四实施方式一样，在制动时，当负荷急剧作用时，倾斜带束层下帘布层52限制主体帘布层帘线32之间的张紧，减少各个主体帘布层帘线32的张力差，提高制动力。进而，由于将胎肩部43的倾斜带束层下帘布层52的材质制成带有波形的钢丝帘线50，所以，提高胎肩部43的刚性，在急速制动时的胎肩部43的接地状态稳定，可以极大地提高潮湿时的轮胎的制动性，同时显著提高操纵稳定性，可以提高干燥时的制动性及耐磨损性。中央部44，借助稀疏地螺旋卷绕的有机纤维帘线51，在不损坏柔软性的范围内上浮被抑制。
在上述第四、第五实施方式中，用复合式帘线29或者将多条复合式帘线29合股加捻的有机纤维帘线41、51形成了倾斜带束层下帘布层42、52，但是，也可以利用通常的有机纤维帘线，例如将两条尼龙纤维束合股加捻的帘线(尼龙1400dtx/2)而形成倾斜带束层下帘布层42、52。
如图16所示，在第六实施方式中，利用橡胶被覆实施过波形加工的带有波形的钢丝帘线50(参照图15)，在倾斜带束层33与主体帘布层31的外周之间，沿圆周方向基本上平行地螺旋卷绕排列，而形成倾斜带束层下帘布层62。倾斜带束层下帘布层62的钢丝帘线50的编织根数，在子午线轮胎的宽度方向侧边缘的胎肩部43及中心部64处，稠密到10mm之间约为14±10条左右，在胎肩部43与中心部64之间稀疏到中心部43的40～85％、优选地为50～80％。带有波形的钢丝帘线50，在将生轮胎放入硫化金属模内、扩张模扩张时，适当伸长，不会损坏轮胎的整个形状。作为倾斜带束层下帘布层62的帘线，也可以代替带有波形的帘线50，使用由复合式帘线29构成的有机纤维帘线51。
根据第六实施方式，由于在主体帘布层31的外周上，从胎肩部43起直到中央部配置倾斜带束层下帘布层62，所以，在制动时，当负荷急剧作用时，倾斜带束层下帘布层62限制主体帘布层帘线32之间的张紧，减少各个主体帘布层帘线32的张力差，提高制动力。另外，由于将倾斜带束层下帘布层62的帘线编织根数在胎肩部43和中心部64处稠密，在胎肩部43和中心部64之间稀疏，所以，一面用稀疏部分保持轻量化，一面用编织根数密的胎肩部43和中央部64一直稳定接地状态，显著提高轮胎的操纵稳定性及潮湿时的制动性，也提高干燥时的制动性及耐磨损性。通过将中心部64的编织根数密，来抑制高速时的中央部上浮，提高高速时的操纵稳定性。从而，适合于作为重视操纵稳定性的运动型车辆用的轮胎来使用。
图17所示的第七实施方式，在第六实施方式中，用橡胶被覆实施过波形加工的带有波形的钢丝帘线50(参照图15)，在圆周方向螺旋卷绕带束层36和倾斜带束层33、34之间，沿圆周方向基本上平行地螺旋卷绕排列，而形成螺旋卷绕带束层下帘布层65。螺旋卷绕带束层下帘布层65的钢丝帘线50的编织根数，在子午线轮胎的宽度方向侧边缘的胎肩部43及中心部64处，稠密到10mm之间约为14±10条左右，在胎肩部43与中心部64之间稀疏到中心部43的40～85％、优选地为50～80％。带有波形的钢丝帘线50，在将生轮胎放入硫化金属模内、扩张模扩张时，适当伸长，不会损坏轮胎的整个形状。作为螺旋卷绕带束层下帘布层65的帘线，也可以代替带有波形的帘线50，使用由复合式帘线29构成的有机纤维帘线51。
根据第七实施方式，在制动时，负荷急剧作用时，倾斜带束层下帘布层62限制主体帘布层帘线32之间的张紧，减少各个主体帘布层帘线32之间的张力差，提高制动力。另外，胎肩部43和中央部刚性提高，急速制动时的胎肩部43的设置状态稳定，潮湿时的轮胎制动性及操纵稳定性显著提高，干燥时的制动性及耐磨损性也提高。也抑制中央部高速时的浮起，提高钢高速时的操纵稳定性。进而，由于在圆周方向螺旋卷绕带束层36与倾斜带束层33、34之间配置有螺旋卷绕带束层下帘布层65，所以，相对于主体帘布层32的卡箍效果进一步增强，操纵稳定性及耐磨损性提高。另外，由于倾斜带束层33、34的钢丝帘线35，借助螺旋卷绕带束层下帘布层65和倾斜带束层下帘布层62而紧密夹持在胎肩部43和中心部64处，所以，抑制轮胎转动时的倾斜带束层33、34的钢丝帘线35运动，降低在粗糙路面上的车内噪音。
图18所示的第八实施方式，是在第七实施方式中，取消倾斜带束层34，只设有倾斜带束层33。第八实施方式与第七实施方式相比，不能期待倾斜带束层34的作用效果，但可以力求实现轻量化。
其次，示出了基于第一至第五实施方式，制成实施例1至实施例5的轮胎，与图19、20作为现有例所示的试制轮胎进行性能比较的试验结果。所比较的轮胎均采用轮胎尺寸为215/45ZR17的扁平充气子午线轮胎，对干燥制动性能、潮湿制动性能、操纵稳定性及耐磨损性进行了试验。任何一种试验结果均用现有例的试制轮胎的结果为100进行指数评价，其数值示于表1。各个指数越大，表示性能越优异。
干燥试验，将比较轮胎安装在带有防滑制动系统(ABS)的车辆上，在试验道路上行驶而进行试验。在干燥的直线道路上以100km/h的行驶过程当中，进行急速制动致使ABS动作，测定直到停止的制动距离。
潮湿试验，将比较轮胎安装到带有ABS的车辆上，在水深约1mm的潮湿的路面上以100km/h的行驶过程当中，进行急速制动致使ABS动作，测定直到停止的制动距离。
操纵稳定性，将比较轮胎安装到7JJ轮辋上，充入空气使得内压变成240kPa，安装到发动机排气量2000cc的轿车上，在巡回道路上以60～180km/h进行直线行驶及改变车道行驶，由驾驶员的体感进行评价。
耐磨损性，将比较轮胎安装在实际车辆上，以高速路和一般道路1∶1的比例，行驶15,000km之后，通过测定轮胎胎面的剩余的槽的深度，评价轮胎的磨损状态。
表1
在上述第一至第五实施方式中，相对于带束层帘线9的延伸率的拉伸负荷的特性，分别使用图4所示的特性(a)、(b)的带束层帘线9，但特性(a)、(b)之间的特性，即，如果从具有拉伸负荷为20N或其以上时的延伸率在0.5％或其以上，延伸率3％时的拉伸负荷在60N或其以上(优选地，1.5％时的拉伸负荷30N或其以上)的特性的带束层帘线中，选择适合于硫化成形条件的特性的带束层帘线的话，在生轮胎外径以扩张率0.5～3％扩张时，可以在良好地保持整个轮胎的形状的状态下，能够可靠地将各个部分贴紧并进行硫化成形。
工业上的利用可能性根据本发明的具有圆周方向螺旋卷绕带束层的子午线轮胎，适合应用于车辆的车轮轮胎。
权利要求
1.一种具有圆周方向螺旋卷绕带束层的子午线轮胎，包括在两端具有折回部的主体帘布层，该折回部从轮胎胎面部经由轮胎侧壁部在胎圈部的胎圈芯处折回；沿轮胎圆周方向卷绕安装到该主体帘布层的外周上的带束层；沿圆周方向配置在该带束层的外周上的轮胎胎面；在前述主体帘布层的轮胎侧壁部和折回部之间、从前述胎圈芯起向轮胎半径方向外侧延伸的胎圈填胶，其特征在于，前述带束层，是被橡胶被覆的一条或多条带束层帘线沿轮胎圆周方向基本上平行地螺旋卷绕排列的至少一层螺旋卷绕带束层，该螺旋卷绕带束层的带束层帘线，在规定延伸率或其以下时，相对于延伸率增加的拉伸负荷增加比例小，当超过规定延伸率时，前述拉伸负荷增加比例大。
2.如权利要求1所述的具有圆周方向螺旋卷绕带束层的子午线轮胎，其特征在于，前述螺旋卷绕带束层的带束层帘线，在拉伸负荷为20N时的延伸率在0.5％或其以上，在延伸率3％时的拉伸负荷在60N或其以上(优选地，在1.5％时的拉伸负荷在30N或其以上)。
3.如权利要求1或2所述的具有圆周方向螺旋卷绕带束层的子午线轮胎，其特征在于，前述螺旋卷绕带束层的带束层帘线，是由以尼龙纤维束为芯、且将芳香族聚酰胺纤维束捻制在其周围的复合式帘线构成。
4.如权利要求1或2所述的具有圆周方向螺旋卷绕带束层的子午线轮胎，其特征在于，前述螺旋卷绕带束层的带束层帘线是将多个钢丝帘线捻制的复捻钢丝帘线。
5.如权利要求1或2所述的具有圆周方向螺旋卷绕带束层的子午线轮胎，其特征在于，前述螺旋卷绕带束层的带束层帘线是将多个钢丝单根线捻制成的钢丝帘线进行波形加工的、带有波形的钢丝帘线。
6.如权利要求1至5中任意一项所述的具有圆周方向螺旋卷绕带束层的子午线轮胎，其特征在于前述主体帘布层，至少配置一层，该主体帘布层相对于主体帘布层帘线的圆周方向的倾斜角度为85～90度；沿圆周方向配置在主体帘布层的外周上的带束层由以下部分构成，即将钢丝的带束层帘线相对于圆周方向倾斜10～40度而排列一层的倾斜带束层；以及，带束层帘线在该倾斜带束层的外周沿轮胎圆周方向基本上平行地螺旋卷绕排列的至少一层螺旋卷绕带束层。
7.如权利要求1至3中任意一项所述的具有圆周方向螺旋卷绕带束层的子午线轮胎，其特征在于前述主体帘布层，至少配置一层，该主体帘布层相对于主体帘布层帘线的圆周方向的倾斜角度为85～90度；沿圆周方向配置在主体帘布层外周上的带束层，包括将钢丝的带束层帘线相对于圆周方向以30～60度(优选地，40～50度)沿相同方向以相同角度倾斜排列的两层的倾斜带束层；以及，由复合式帘线构成的带束层帘线由橡胶被覆、且沿轮胎圆周方向基本上平行地螺旋卷绕排列在前述倾斜带束层的外周上的至少一层螺旋卷绕带束层；前述两层倾斜带束层中的一个倾斜带束层的宽度是另一个倾斜带束层的40～70％，在子午线轮胎的宽度方向的中央部，沿圆周方向配置。
8.如权利要求7所述的具有圆周方向螺旋卷绕带束层的子午线轮胎，其特征在于将由复合式帘线构成的有机纤维帘线，用橡胶被覆，并在前述倾斜带束层和前述主体帘布层的外周之间，沿圆周方向基本上平行地螺旋卷绕排列，而形成倾斜带束层下帘布层；将该倾斜带束层下帘布层的有机纤维帘线的编织根数在子午线轮胎的宽度方向侧边缘的胎肩部密，在前述中央部稀疏。
9.如权利要求7所述的具有圆周方向螺旋卷绕带束层的子午线轮胎，其特征在于用橡胶被覆带有波形的钢丝帘线，在子午线轮胎的宽度方向侧边缘的胎肩部中，在前述倾斜带束层和前述主体帘布层的外周之间，沿圆周方向基本上平行紧密地螺旋卷绕排列，用橡胶被覆由复合式帘线构成的有机纤维帘线，在前述中央部中，在前述倾斜带束层和前述主体帘布层的外周之间，沿圆周方向基本上平行稀疏地螺旋卷绕排列，而形成倾斜带束层下帘布层。
10.如权利要求7所述的具有圆周方向螺旋卷绕带束层的子午线轮胎，其特征在于将在规定延伸率或其以下时，相对于延伸率的增加而拉伸负荷的增加比例小、且当超过规定延伸率时前述拉伸负荷的增加比例大的帘线，用橡胶被覆，并在前述倾斜带束层和前述主体帘布层的外周之间，沿圆周方向基本上平行地螺旋卷绕排列，而形成倾斜带束层下帘布层；将该倾斜带束层下帘布层的帘线的编织根数，在子午线轮胎的宽度方向侧边缘的胎肩部及中心部密，在前述胎肩部和前述中心部之间稀疏。
11.如权利要求10所述的具有圆周方向螺旋卷绕带束层的子午线轮胎，其特征在于，将在规定延伸率或其以下时，相对于延伸率的增加而拉伸负荷的增加比例小、且当超过规定延伸率时前述拉伸负荷的增加比例大的帘线，用橡胶被覆，并在前述螺旋卷绕带束层和前述倾斜带束层之间，沿圆周方向基本上平行地螺旋卷绕排列，而形成螺旋卷绕带束层下帘布层，将该螺旋卷绕带束层下帘布层的帘线的编织根数，在子午线轮胎的宽度方向侧边缘的胎肩部及中心部密，在前述胎肩部及中心部之间稀疏。
12.如权利要求6至11中任意一项所述的具有圆周方向螺旋卷绕带束层的子午线轮胎，其特征在于，前述螺旋卷绕带束层的两端部，覆盖前述倾斜带束层的两端部。
全文摘要
被橡胶被覆的一条或多条带束层帘线沿轮胎圆周方向基本上平行地螺旋卷绕排列的带束层，在主体帘布层的外周上至少配置一层。该带束层帘线，在规定延伸率或其以下时，相对于延伸率的增加而拉伸负荷的增加比例小，当超过规定延伸率时，前述拉伸负荷的增加比例变大。由此，由于在硫化成形时，带束层帘线以小的拉伸负荷与未硫化配合橡胶一起扩张，且不会阻止主体帘布层帘线的扩张，所以，保持生轮胎的正常形状扩张，使各个部分可靠地贴紧并硫化成形。
文档编号B60C9/00GK1708415SQ20038010243
公开日2005年12月14日 申请日期2003年11月10日 优先权日2002年11月8日
发明者高木茂正 申请人:不二精工株式会社