乘用车用充气子午线轮胎的制作方法
【专利摘要】本发明提供了一种乘用车用充气子午线轮胎，其可降低滚动阻力，在削减了带束层帘线的情况下也能够维持较高的轮胎耐久性。本发明的乘用车用充气子午线轮胎，在胎冠区域的胎体帘布层的轮胎直径方向外侧，具有将两层埋设有相对于轮胎周向成15～45°角度的钢丝帘线的带束帘布层以相互交叉的朝向重叠而成的主带束层，其特征在于，在胎体帘布层和内侧主带束层之间，以其一部分搭在从宽度较窄的主带束层的宽度方向两端部分别距离轮胎赤道一侧30mm的位置上的方式，配置有作为带束辅助层的、埋设有相对于轮胎周向成80～90°角度的钢丝帘线的帘布层，同时，该带束辅助层的宽度为30mm以上，且该带束辅助层的初始刚度值小于或等于所述主带束层的初始刚度值。
【专利说明】乘用车用充气子午线轮胎
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种乘用车用充气子午线轮胎。
[0002] 更详细地说，涉及一种可维持较高耐久性、不使其降低，并且能够明显降低滚动阻 力，从而能够降低油耗的、对减少环境负荷有显著效果的乘用车用充气子午线轮胎。
【背景技术】
[0003] 乘用车用充气子午线轮胎一般具有以下结构，即在一对胎圈部之间架置有朝向轮 胎径向的、包含胎体帘线的胎体帘布层，在胎面部中胎体帘布层的外周侧配置有包多根相 对于轮胎周向倾斜的钢丝帘线的带束层。
[0004] 近年来，社会上不断要求降低环境负荷如节约资源、节省能源等，因此汽车用轮胎 也需要能够进一步降低油耗，为此，希望出现能够降低滚动阻力的乘用车用充气子午线轮 胎。
[0005] 降低滚动阻力的方法之一是减轻轮胎的重量，例如，目前正在研讨对用于带束层 的带束层帘线的结构进行修改、将其削减。
[0006] 有业者提出了例如通过不使用将多根细线绞合而成的绞合帘线，而是使用单线 (单丝）钢丝作为带束层帘线，将定型为螺旋状的2根该钢丝作为一对，以特定的螺旋直径、 螺旋间距和该单线钢丝的直径等使用多对，来减小带束层厚度，使轮胎的重量减轻，降低滚 动阻力和油耗的提案（专利文献1)。
[0007] 但是，如此削减带束层帘线，会产生耐久性降低的新问题。如果采用上述提案，单 线钢丝的对弯曲的耐疲劳性极差，因此所谓的带束层折弯耐久性会降低。
[0008] 现有技术文献
[0009] 专利文献
[0010] 【专利文献1】日本专利特开平8-300905号公报
[0011] 发明的概要
[0012] 发明拟解决的问题
[0013] 本发明鉴于上述问题开发而成，目的在于提供一种即使在为降低滚动阻力而削减 了带束层帘线的情况下，也能够维持较高的轮胎耐久性的乘用车用充气子午线轮胎。
【发明内容】
[0014] 为达成上述目的，本发明的乘用车用充气子午线轮胎具有以下（1)所述结构。
[0015] (1) 一种乘用车用充气子午线轮胎，在胎冠区域的胎体帘布层的轮胎直径方向外 侦牝具有将两层埋设有相对于轮胎周向成15?45°角度的钢丝帘线的带束帘布层以相互 交叉的朝向重叠而成的主带束层，其特征在于，在胎体帘布层和内侧主带束层之间，以其一 部分搭在从宽度较窄的主带束层的宽度方向两端部距离轮胎赤道一侧30mm的位置上的方 式，配置有作为带束辅助层的、埋设有相对于轮胎周向成80?90°角度的钢丝帘线的帘布 层，同时，该带束辅助层的宽度为30mm以上，且该带束辅助层的初始刚度值小于或等于所 述主带束层的初始刚度值。
[0016] 此外，在本发明所述乘用车用充气子午线轮胎中，优选包含以下⑵?（8)的任一 结构。
[0017] (2)根据上述（1)所述的乘用车用充气子午线轮胎，其特征在于，所述带束辅助层 的初始刚度值为所述主带束层的初始刚度值的〇. 5倍以上且0. 97倍以下。
[0018] (3)根据上述（1)或（2)所述的乘用车用充气子午线轮胎，其特征在于，构成所述 主带束层的钢丝帘线为钢单丝。
[0019] (4)根据上述（3)所述的乘用车用充气子午线轮胎，其特征在于，构成所述主带束 层的钢丝帘线以2?5根该钢单丝为一组的束状钢丝的形式配设于带束层中。
[0020] (5)根据上述（1)或（2)所述的乘用车用充气子午线轮胎，其特征在于，构成所述 带束辅助层的钢丝帘线为将2根以上的钢丝绞合而成的钢丝帘线。
[0021] (6)根据上述（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，构成所述主带束层的钢丝帘线的截面积与每50mm宽带内植入的该帘线的根数的积为 4. 4mm2 以上、6. 8mm2 以下。
[0022] (7)根据上述（1)?（6)中任一项所述的乘用车用充气子午线轮胎，其特征在 于，构成所述主带束层的钢丝帘线的截面积与每50mm宽带内植入的该帘线的根数的积为 4. 4mm2以上、6. Imm2以下,强度为3200Pa以上。
[0023] (8)根据上述（1)?（7)中任一项所述的乘用车用充气子午线轮胎，其特征在 于，构成所述主带束层的钢丝帘线的截面积与每50mm宽带内植入的该帘线的根数的积为 4. 4mm2以上、5. 5mm2以下，强度为3500Pa以上。
[0024] 发明的效果
[0025] 根据权利要求1所述的本发明，能够获得一种乘用车用充气子午线轮胎，其在为 降低滚动阻力而削减了带束层帘线的情况下，也能够维持较高的轮胎耐久性，能够减低油 耗，在减少环境负荷方面能够发挥优异效果。
[0026] 根据权利要求2至8中任一项所述的本发明，能够获得一种乘用车用充气子午线 轮胎，其更加明显地且显著地具有根据上述权利要求1所述的本发明所得到的效果。
【专利附图】
【附图说明】
[0027] 图1是表示本发明的乘用车用充气子午线轮胎的一实施方式例的轮胎子午线方 向截面图。
[0028] 图2是表示本发明的乘用车用充气子午线轮胎的其他一实施方式例的轮胎子午 线方向截面图。
[0029] 图3(a)是针对图1所示乘用车用充气子午线轮胎中带束层和带束辅助层的位置 关系进行模式性说明的说明图，（b)是针对图2所示乘用车用充气子午线轮胎中带束层和 带束辅助层的位置关系进行模式性说明的说明图。
[0030] 图4是说明本发明的乘用车用充气子午线轮胎中主带束层内帘线排列的模型截 面图。
【具体实施方式】
[0031] 下面，参照附图等进一步详细说明本发明的乘用车用充气子午线轮胎。
[0032] 图1、图2都表示本发明的乘用车用充气子午线轮胎，在图1、图2中，1是胎面部、 2是侧壁部、3是胎圈部、CL是轮胎赤道。在左右一对胎圈部3、3之间架置有一层胎体帘布 层4,胎体帘布层4的端部绕着胎圈芯5从轮胎内侧向外侧折回。在胎圈芯5的外周侧配置 有由橡胶构成的、截面为三角形的胎边芯6。在胎冠区域的胎体帘布层4的轮胎径向外侧， 沿轮胎全周配置有2层主带束层10(11、12)。该主带束层10(11、12)是在橡胶中埋设由钢 丝帘线构成的带束层帘线I la、12a而构成。该带束层帘线I la、12a，相对于轮胎周向以低角 度倾斜，在本发明中，将两层埋设有相对于轮胎周向成15?45°角度的钢丝帘线的带束帘 布层以相互交叉的朝向重叠而构成主带束层10。
[0033] 本发明特别具有以下特征，即在胎体帘布层4和内侧主带束层12之间，以其一部 分搭在从宽度较窄的主带束层11的宽度方向两端部Ilb分别距离轮胎赤道CL 一侧30mm 的位置P上的方式，配置有作为带束辅助层20的、埋设有相对于轮胎周向成80°?90°角 度的钢丝帘线的帘布层，同时，该带束辅助层20的宽度W2为30mm以上，且该带束辅助层20 的初始刚度值小于或等于所述主带束层1〇(11、12)的初始刚度值。
[0034] 图1和图2所示轮胎的不同点在于，图1所示轮胎的带束辅助层20以位于轮胎赤 道CL两侧，在轮胎宽度方向上被分割成分割片21、22的形式形成分体式，而图2所示轮胎 的带束辅助层20则是横跨轮胎赤道CL，在宽度方向上形成为一块带束辅助层20。上述带 束辅助层的宽度W2,如图1、图2所示，分体式的情况下指各分割片21的宽度，为一块的情 况下指其整个宽度。
[0035] 图3(a)是针对图1所示乘用车用充气子午线轮胎中带束层和带束辅助层（分体 式）的位置关系进行模式性说明的说明图，图3(b)是针对图2所示乘用车用充气子午线轮 胎中带束层和带束辅助层（一体式）的位置关系进行模式性说明的说明图。此外，虽然在 图3(a)和图3(b)中上下有2张图，但是上下的这两张图在图纸上互相间无尺寸对应关系， 仅为了使结构清晰易懂。
[0036] 在本发明中，通过满足以下3个条件，即
[0037] (a)在胎体帘布层4和内侧主带束层12之间，以其一部分搭在从宽度较窄的主带 束层11的宽度方向两端部Ilb分别距离轮胎赤道CL 一侧30mm的位置P上的方式，配置作 为带束辅助层20的、埋设有相对于轮胎周向成80°?90°角度的钢丝帘线的帘布层，
[0038] (b)该带束辅助层20的宽度W2为30mm以上，
[0039] 并且，
[0040] (c)该带束辅助层20的初始刚度值小于或等于主带束层10(11、12)的初始刚度 值，
[0041] 能够避免滚动阻力增加，针对发生带束层折弯的情况，具有显著的防止效果。特别 是，条件（C)有助于达到前者的效果，而条件（a)及（b)有助于达到后者的效果。
[0042] 带束辅助层的初始刚度值X和主带束层的初始刚度值Y是分别根据以下算式定义 的值。
[0043] ?带束辅助层的初始刚度值X = ExX SxXNx
[0044] 此处，Ex :带束辅助层帘线的初始弹性率（根据在5N?50N载荷下的拉伸计算得 出）
[0045] Sx :带束辅助层帘线的原丝截面积之和
[0046] Nx :每50mm宽度内植入的辅助层帘线的根数
[0047] ?主带束层的初始刚度值Y = EyXSyXNy
[0048] 此处，Ey :主带束层帘线的初始弹性率（根据在5N?50N载荷下的拉伸计算得出）
[0049] Sy :主带束层帘线的原丝截面积和
[0050] Ny :每50mm宽度内植入的主带束层帘线的根数
[0051] 另外，主带束层为2层时，求出每个主带束层的初始刚度值Y，再取平均值。
[0052] 带束辅助层20的初始刚度值大于主带束层10 (11、12)的初始刚度值时，会对滚动 阻力造成不良影响，并且会使得接地时主带束层的限制过强，从而造成主带束层的端部变 形加大，耐带边分离性能恶化，因此不优选。
[0053] 优选带束辅助层的初始刚度值为所述主带束层的初始刚度值的0. 5倍以上、0. 97 倍以下。如果带束辅助层的初始刚度值过大，会对滚动阻力造成不良影响，也不优选。另一 方面，带束辅助层的初始刚度值过小的情况下，虽然一般来说该水平也具有足够的实用性， 但是在本发明中作为课题的耐带束层折弯特性会降低，通过本发明可获得的效果减小。
[0054] 此外，构成主带束层11、12的钢丝帘线lla、12a优选钢单丝。虽然能够对钢单丝 实施螺旋形或平面波浪形的定形，但是优选未实施各种波形定形的笔直单丝。通过使用笔 直的单丝，能够使主带束层更薄，则滚动阻力的减少效果更显著。此种情况下的主带束层的 截面模型图如图4(a)所示。
[0055] 构成主带束层11、12的钢丝帘线I la、12a也优选将2?5根钢单丝作为一束，以束 为单位，配设在带束层中形成。通过以束状钢丝的形式配设在带束层中，能够使带束层内的 钢丝间距（束与束之间的间隔）变大，接地变形时层内橡胶的剪切应变得到缓和，因此从降 低滚动阻力的角度来看，更优选此种方式。此种情况下的主带束层的截面模型图如图4(b) 所示，该主带束层的帘线以将3根钢单丝作为1束的单位而构成。
[0056] 此外，构成带束辅助层的钢丝帘线优选使用将2根以上的钢丝绞合而成的钢丝帘 线。通过将籍由原丝间摩擦而减震性能方面具有优势的绞合线用于主带束层和帘布层之 间，能够改善使用因刚硬且不易减震而乘坐舒适性通常欠佳的单线带束层所带来的缺点， 另外，特别优选的植入根数为15?35根/50mm宽。
[0057] 带束辅助层如图1、图2所示，由将包含钢丝帘线的带束辅助帘线20a埋设于橡胶 中构成。该带束辅助帘线20a，相对于轮胎周向以高角度倾斜，倾斜角度为80°?90°，优 选87°?90°。即配设在子午线方向上，通过如此设置带束辅助层20,能够抑制主带束层 帘线lla、12a的屈曲，从而即使是将单丝用作主带束层帘线时，也能够补偿降低的耐折弯 疲劳性。其结果是，能够降低滚动阻力，并改善轮胎的耐久性。
[0058] 此外，优选构成主带束层的钢丝帘线的截面积与每50mm宽度内植入的帘线的根 数的积为4. 4mm2以上、6. 8mm2以下。
[0059] 或者更进一步优选构成主带束层10的钢丝帘线的截面积与每50mm宽度内植入的 帘线的根数的积为4. 4mm2以上、6. Imm2以下，且该钢丝帘线的强度为3200Pa以上。
[0060] 无论强度在怎样的范围内，如果构成主带束层10的钢丝帘线的截面积与每50mm 宽度内植入的帘线的根数的积都小于4. 4mm2,则主带束层帘线IOa的存在量过少，刚度不 足，会导致耐久性下降，因此不优选。强度为3200Pa以上且截面积与植入根数的积大于 6. Imm2时，或者强度为3500MPa以上且截面积与植入根数的积大于5. 5mm2的情况下，主带束 层帘线IOa的存在量在各强度范围内会多于能够充分维持耐久性的量，因此帘线量过多， 使得质量增加，且帘线间隔过窄，粘合性不足，反而会导致轮胎耐久性下降。并且，在此种情 况下，带束层橡胶的能量损耗增加，可能会阻碍降低滚动阻力，因此不优选。
[0061] 实施例
[0062] 使用轮胎规格195/65R15的充气轮胎，关于主带束层，其带束层帘线的种类、初始 刚度分别如表1?表3所示进行变更，此外，关于有无带束辅助层、带束辅助层的配置、带束 辅助帘线的结构和角度、带束辅助层的配置形态、层宽、有无与位置P重叠及带束增强帘线 的植入根数也分别如表1?表3所示进行变更，制作了常规例1?2、比较例1?3、实施例 1?14的19种试验轮胎。
[0063] 关于实施例的这19种试验轮胎，根据下述评价方法，评价了带束层折弯耐久性 (一般条件）、带束层折弯耐久性（苛刻条件）、带边分离耐久性及滚动阻力，其结果合并显 不在表1?表3中。
[0064] 常规例1使用普通的主带束层，未配设带束辅助层，是常规的一般结构。常规例2 与常规例1相比，削减了主带束层的钢丝量，明显改善了滚动阻力，但带束层折弯耐久性的 下降程度未达合格水平。
[0065] 比较例1显示，即使是使用与主带束层相同刚度、强度的帘线，在带束辅助层的使 用量多时，耐分离性能也会恶化。
[0066] 比较实施例1、实施例2可知，辅助层的刚度越小，对滚动阻力的不良影响越小，更 为优选。由实施例4可知，如果带束辅助层的刚度小，在实用性上没有问题，但是在带束层 折弯耐久性试验（苛刻条件）中比较时，耐久性较差。
[0067] 由比较例2得知，如果带束辅助层太靠近内侧，则带束层耐久性差，这是因为滑移 角大时，容易引起主带束层的屈曲变形，带束层折弯耐久性变低。由比较例3得知，如果带 束辅助层的宽度过窄，则无法充分获得增强效果，因此和比较例2 -样，带束层耐久性变 差。
[0068] 由实施例7可知，如果主带束层帘线的植入量（根数）多，则帘线间隔变窄，带束 层橡胶的能量损耗增加，会对滚动阻力造成不良影响。另一方面，由实施例11可知，如果主 带束层帘线的植入量（根数）少，则主带束层的刚度下降，会导致带束层折弯耐久性恶化。 [0069] 由实施例12可知，由1根单线钢丝构成主带束层帘线时，带束层变薄，滚动阻力减 小。此外，由实施例13可知，以2根单线钢丝为1束的单位构成主带束层帘线，并将其对齐 配置时，钢丝间的剪切应变得到缓和，滚动阻力减少。
[0070] (1)带束层折弯耐久性（一般条件）
[0071] 用滚筒表面平滑的钢制且直径为1707mm的滚筒试验机，将环境温度控制为 38±3°C，将试验轮胎以试验内压160kPa组装到轮辋尺寸为15X6J的轮辋上，在行驶速 度为30km/hr、滑移角为0±4°、载重为JATMA最大载重的70% ±40%的变动条件下，以 0. 083Hz的矩形波使载重及滑移角产生变动，并行驶10小时、300km。行驶结束后，切开轮 胎，检查带束层帘线有无断裂。评价结果分2阶段表示，发生带束层帘线断裂的轮胎例用 " X (不合格）"表示，未发生带束层帘线断裂的轮胎例用"〇（合格）"表示。
[0072] (2)带束层折弯耐久性（苛刻条件）
[0073] 用滚筒表面平滑的钢制且直径为1707mm的滚筒试验机，将环境温度控制为 38±3°C，将试验轮胎以试验内压160kPa组装到轮辋尺寸为15X6J的轮辋上，在行驶速度 为30km/hr、滑移角为0±5°、载重为JATMA年鉴2009年版最大载重的70% ±40%的变动 条件下，以0. 083Hz的矩形波使载重及滑移角产生变动，并行驶10小时、300km。行驶结束 后，切开轮胎，检查带束层帘线有无断裂。评价结果分2级表示，发生带束层帘线断裂的轮 胎例用" X (不合格）"表示，未发生带束层帘线断裂的轮胎例用"〇（合格）"表示。
[0074] (3)带边分离耐久性
[0075] 保持室温60°C的密封室内，将以内压240kPa封入氧气的试验轮胎在轮辋尺寸 15X6J的轮辋上保持2周后，释放内部的氧气，以内压160kPa填充空气。将经过此种预处 理的试验轮胎用滚筒表面平滑的钢制且直径为1707mm的滚筒试验机，将环境温度控制为 38±3°C，在行驶速度为50km/hr、滑移角为0±3°、载重为JATMA年鉴2009年版最大载重 的70% ±40%的变动条件下，以0. 083Hz的矩形波使载重及滑移角产生变动，并行驶100 小时、5000km。行驶结束后将轮胎切开，确认有无在带束层宽度方向端部产生朝向宽度方向 且分离长度为5mm以上的剥离部。如果没有带束层剥离，则表示带边分离耐久性优秀。
[0076] 评价结果分2级表示，有长度为5mm以上的剥离部的轮胎例用" X (不合格）"表 示，无长度为5mm以上的剥离部的轮胎例用"〇（合格）"表示。
[0077] (4)滚动阻力
[0078] 测定了将以试验内压200kPa组装到轮辋尺寸为15X6J的轮辋上的试验轮胎，在 用滚筒表面平滑的钢制且直径为1707mm的滚筒试验机，对其施加 JATMA年鉴2009年版记 载的该气压下最大负载载重85%的载重，并推压到滚筒上的状态下，以80km/hr的速度行 驶时的滚动阻力。
[0079] 以常规例1的测定值为指数100,表示测定结果。该指数值越大，表示滚动阻力越 小，则性能越优异。
[0080] 表 1
[0081]
【权利要求】
1. 一种乘用车用充气子午线轮胎，在胎冠区域的胎体帘布层的轮胎直径方向外侧，具 有将两层埋设有相对于轮胎周向成15?45°角度的钢丝帘线的带束帘布层以相互交叉 的朝向重叠而成的主带束层，其特征在于，在胎体帘布层和内侧主带束层之间，以其一部分 搭在从宽度较窄的主带束层的宽度方向两端部分别距离轮胎赤道一侧30mm的位置上的方 式，配置有作为带束辅助层的、埋设有相对于轮胎周向成80?90°角度的钢丝帘线的帘布 层，同时，该带束辅助层的宽度为30mm以上，且该带束辅助层的初始刚度值小于或等于所 述主带束层的初始刚度值。
2. 根据权利要求1所述的乘用车用充气子午线轮胎，其特征在于，所述带束辅助层的 初始刚度值为所述主带束层的初始刚度值的〇. 5倍以上且0. 97倍以下。
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，构成所述主带束 层的钢丝帘线为钢单丝。
4. 根据权利要求3所述的乘用车用充气子午线轮胎，其特征在于，构成所述主带束层 的钢丝帘线，以2?5根该钢单丝为一组的束状钢丝的形式配设于带束层中。
5. 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，构成所述主带束 辅助层的钢丝帘线为将2根以上的钢丝绞合而成的钢丝帘线。
6. 根据权利要求1至5中任一项所述的乘用车用充气子午线轮胎，其特征在于，构成 所述主带束层的钢丝帘线的截面积与每50mm宽带内植入的该帘线的根数的积为4. 4mm2以 上、6. 8mm2以下。
7. 根据权利要求1至6中任一项所述的乘用车用充气子午线轮胎，其特征在于，构成 所述主带束层的钢丝帘线的截面积与每50mm宽带内植入的该帘线的根数的积为4. 4mm2以 上、6. 1mm2以下，强度为3200Pa以上。
8. 根据权利要求1至7中任一项所述的乘用车用充气子午线轮胎，其特征在于，构成 所述主带束层的钢丝帘线的截面积与每50mm宽带内植入的该帘线的根数的积为4. 4mm2以 上、5. 5mm2以下，强度为3500Pa以上。
【文档编号】B60C9/20GK104334370SQ201380027177
【公开日】2015年2月4日 申请日期:2013年5月20日 优先权日:2012年5月24日
【发明者】张替绅也 申请人:横滨橡胶株式会社