本发明涉及提高了耐中心磨损性能的重载用轮胎和重载用轮胎的制造方法。
背景技术：
重载用轮胎用作商用车用轮胎，因此寿命是最重要的性能之一。
由于安装在驱动轴上的轮胎只在直进方向上前进，因此会对中心区域持续施加较高的接地压力。因此，容易引起中心磨损，大多因该中心磨损而更换轮胎。因此，提高耐中心磨损性能会有助于重载用轮胎的寿命的提高。
作为使耐中心磨损性能提高的通常手段，提出了以下手段。例如，使正规载荷下的接地形状(印痕面积的形状)的周向侧轮廓线扁平化(平坦化)。由此，使接地形状接近矩形状，使中心区域的接地压力变低。
但是，对于安装在驱动轴上的重载用轮胎，有时因到货地(例如，北美地区等)的载荷限制等而要在轻载的使用条件下使用。具体而言，在北美地区等中，对安装在驱动轴上的轮胎强加了负载指数(loadindex)的60％以下的轻载的使用条件。在这种情况下，在接地时，胎肩侧的接地面积减小而接地形状不扁平。因此，与接近负载指数的重载的使用条件下进行比较，存在中心磨损变大的问题。
作为相关的现有技术文献，例如公知有下述专利文献1、2等。
专利文献1：日本特开平08-002210号公报
专利文献2：日本特开2007-331439号公报
技术实现要素：
本发明的课题在于，提供即使在轻载下也能良好地发挥耐中心磨损性能的重载用轮胎以及重载用轮胎的制造方法。
本申请的第一发明是一种重载用轮胎，其包括：胎体，其从胎面部经由胎侧部到达胎圈部的胎圈芯；和由三片或四片带束帘布构成的带束层，该带束帘布配置在该胎体的轮胎半径方向外侧且所述胎面部的内侧，并且所述胎面部被在轮胎周向上延伸的多条主槽划分成如下部分：配置在最靠轮胎赤道侧的位置的中心陆部；配置在最靠胎面端侧的位置的胎肩陆部；以及所述中心陆部与胎肩陆部之间的中间陆部，所述重载用轮胎的特征在于，在组装到正规轮辋上且填充了正规内压的5％的内压的5％内压状态下的轮胎子午线截面中，所述胎面部的表面的轮廓线由如下部分构成：曲率半径r1的内圆弧部，该内圆弧部在轮胎赤道上具有圆弧中心；和曲率半径r2的外圆弧部，该外圆弧部在拐点p处与该内圆弧部相交，且该曲率半径r2比所述曲率半径r1小，所述拐点p位于所述中间陆部上，从轮胎赤道到所述拐点p的轮胎轴向距离lp为胎面半宽wt的0.35倍～0.50倍，该胎面半宽wt是从轮胎赤道到胎面端的轮胎轴向距离。
在本发明的所述重载用轮胎中，优选所述曲率半径r2与曲率半径r1之比r2/r1为0.14～0.20。
在本发明的所述重载用轮胎中，优选的是，所述带束帘布包括从轮胎半径方向内侧依次配置的第一带束帘布、第二带束帘布和第三带束帘布，且所述第二带束帘布的宽度最宽，并且所述第二带束帘布从轮胎赤道起的帘布半宽为所述胎面半宽的0.8倍～0.95倍。
在本发明的所述重载用轮胎中，优选轮胎的扁平率为80％以下。
在本发明的所述重载用轮胎中，优选的是，所述胎肩陆部具有横贯该胎肩陆部的多个胎肩横槽，并且所述胎肩横槽的槽深为3.0mm以下。
本申请的第二发明是一种重载用轮胎的制造方法，该重载用轮胎包括：胎体，其从胎面部经由胎侧部到达胎圈部的胎圈芯；和由三片或四片带束帘布构成的带束层，该带束帘布配置在该胎体的轮胎半径方向外侧且所述胎面部的内侧，
并且所述胎面部被在轮胎周向上延伸的多条主槽划分成如下部分：配置在最靠轮胎赤道侧的位置的中心陆部；配置在最靠胎面端侧的位置的胎肩陆部；以及所述中心陆部与胎肩陆部之间的中间陆部，所述重载用轮胎的制造方法的特征在于，该重载用轮胎的制造方法包括通过模具对生胎进行硫化的硫化工序，并且在所述模具中，成型所述胎面部的胎面成型面的轮廓线由如下部分构成：曲率半径r1k的内模具圆弧部，该内模具圆弧部在轮胎赤道上具有圆弧中心；和曲率半径r2k的外模具圆弧部，该外模具圆弧部在拐点pk处与该内模具圆弧部相交，且该曲率半径r2k比所述曲率半径r1k小，所述拐点pk位于成型所述中间陆部的中间陆部成型面部上，从轮胎赤道到所述拐点pk的轮胎轴向距离lpk为模具胎面半宽wtk的0.35倍～0.50倍，该模具胎面半宽是从轮胎赤道到胎面端成型位置的轮胎轴向距离。
在本发明的所述重载用轮胎的制造方法中，优选所述曲率半径r2k与曲率半径r1k之比r2k/r1k为0.14～0.20。
在本发明的所述重载用轮胎的制造方法中，优选的是，在所述模具中，成型胎侧部的胎侧成型面的最大宽度位置间的宽度we与模具夹持宽度wf之比we/wf为1.27～1.37。
在本发明的所述重载用轮胎的制造方法中，优选的是，在所述模具中，从用于成型所述胎侧部的胎侧成型面的最大宽度位置到胎圈基线的半径方向距离hb与模具夹持宽度wf之比hb/wf为0.45～0.5。
在本发明的所述重载用轮胎的制造方法中，优选的是，从所述模具用于成型所述胎侧部的胎侧成型面的最大宽度位置到胎圈基线的半径方向距离hb与所述重载用轮胎在所述模具内的硫化状态下在轮胎赤道上从所述胎体的内表面到胎圈基线的半径方向距离ha之比hb/ha在0.4～0.6的范围内。
所谓“正规轮辋”是指在包括轮胎所依据的标准在内的标准体系中，该标准按每一轮胎所规定的轮辋，例如，如果是jatma，则为标准轮辋，如果是tra，则为“设计轮辋(designrim)”，或者，如果是etrto，则为“测量轮辋(measuringrim)”。另外，所谓“正规内压”是指所述标准按每一轮胎所规定的空气压力，如果是jatma，则为最高空气压力，如果是tra，则为表“tireloadlimitsatvariouscoldinflationpressures”所记载的最大值，如果是etrto，则为“充气压力(inflationpressure)”。
在本发明中，所述5％内压状态下的轮胎的轮廓形状与硫化模具的成型面的轮廓近似，可以看作轮胎设计中想要的轮胎形状。在本发明中，在该5％内压状态下的轮胎子午线截面中，胎面部的表面的轮廓线以由曲率半径r1的内圆弧部和比该曲率半径r1小的曲率半径r2的外圆弧部构成的所谓双半径的方式形成。通过r1＞r2，可以获得轮胎赤道侧扁平的胎面轮廓。
内圆弧部和外圆弧部相交的拐点p不位于主槽的位置，而位于中间陆部上。因此，在充气后也能平滑地维持内外圆弧部的连接，抑制上述的胎面轮廓的变化。由此，即使在载荷变动中，也会从中心陆部到中间陆部维持接地形状的周向侧轮廓线的扁平化。
而且，从轮胎赤道到拐点p的轮胎轴向距离lp为胎面半宽wt的0.35倍～0.50倍。即，与现有的双半径轮胎相比，拐点p的位置接近轮胎赤道。由此，即使在载荷变动中，也会从中心陆部到中间陆部维持接地形状的周向侧轮廓线的扁平化。其结果是，即使在轻载下，也能抑制落肩磨损(胎肩磨损)并且提高耐中心磨损性能。
附图说明
图1是示出本发明的重载用轮胎的一个实施例的剖视图。
图2是胎面图案的展开图。
图3是示出胎面表面的轮廓线的线图。
图4是示出模具的剖视图。
图5是对比we/wf的效果进行说明的胎体帘布层的轮廓的示意图。
图6是模具内的硫化状态下的重载用轮胎的剖视图。
标号说明
1：重载用轮胎；2：胎面部；2sk：胎面成型面；3：胎侧部；3sk：胎侧成型面；4：胎圈部；5：胎圈芯；6：胎体；7：带束层；7a～7d：带束帘布；10：主槽；11c：中心陆部；11m：中间陆部；11s：胎肩陆部；12s：胎肩横槽；20：模具；j1：内圆弧部；j1k：内模具圆弧部；j2：外圆弧部；j2k：外模具圆弧部；msk：中间陆部成型面部；qk：最大宽度位置；t：生胎；te：胎面端；tek：胎面端成型位置；wb：帘布半宽；wt：胎面半宽。
具体实施方式
以下，对本发明的实施方式进行详细地说明。
如图1所示，本实施方式的重载用轮胎1具有：胎体6，其从胎面部2经由胎侧部3到达胎圈部4的胎圈芯5；和配置在该胎体6的半径方向外侧且胎面部2的内部的带束层7。在本例中，重载用轮胎1形成为扁平率为80％以下的扁平轮胎。
所述胎体6例如由将钢制的胎体帘线相对于轮胎周向以70°～90°的角度排列而成的一层以上在本例中是一层的胎体帘布层6a形成。胎体帘布层6a在跨设于胎圈芯5、5之间的主体部6a的两端具有绕胎圈芯5从轮胎轴向内侧向外侧折返的折返部6b。
所述带束层7由包括从胎体6侧朝向半径方向外侧依次配置的第一、第二、第三带束帘布7a、7b、7c的三片或四片带束帘布形成。在本例中，示出了在第三带束帘布7c的半径方向外侧配置有第四带束帘布7d的情况。
第一带束帘布7a的带束帘线相对于轮胎周向的角度α1(省略图示)例如为45°～75°。另外，第二～第四带束帘布7b～7d的带束帘线相对于轮胎周向的角度α2(省略图示)例如为10°～35°。第二带束帘布7b和第三带束帘布7c的带束帘线的倾斜朝向互不相同。由此，带束帘线在带束帘布7b、7c之间相互交叉，提高了带束刚性。尤其是，为了接地压力的均匀化，优选将所述角度α2限制为16度以下(例如15度)，从而更加提高带束层7的约束力而抑制胎面部的尺寸变化。
在带束帘布中，第二带束帘布7b呈最宽幅。该第二带束帘布7b从轮胎赤道c起的帘布半宽wb优选在作为从轮胎赤道c到胎面端te的轮胎轴向距离的胎面半宽wt的0.8倍～0.95倍的范围内。
图1中的标号8是胎圈加强用的胎圈三角胶，穿过胎体6的所述主体部6a与折返部6b之间而从胎圈芯5延伸到半径方向外侧。另外，标号9是胎圈加强用的加强帘线层，例如由将钢制的加强帘线相对于轮胎周向以例如30°～60°的角度排列而成的一层以上在本例中是一层的加强帘布形成。
如图2所示，胎面部2具有在轮胎周向上连续地延伸的多个主槽10。由此，胎面部2被划分成：配置在最靠轮胎赤道c侧的位置的中心陆部11c；配置在最靠胎面端te侧的位置的胎肩陆部11s；以及所述中心陆部11c与胎肩陆部11s之间的中间陆部11m。在本例中，示出了中心陆部11c是一个且配置在轮胎赤道c上的情况。但是，中心陆部11c也可以是两个且配置在轮胎赤道c的两侧。
在本例中，示出了主槽10是锯齿形槽(包括波状的槽)的情况，但可以是呈直线状延伸的直槽。主槽10的槽宽和槽深可以按照惯例进行各种设定。在本例中，示出了主槽10的槽深d1(如图1所示)为25mm的情况。
中心陆部11c被横贯中心陆部11c的横槽12c划分成多个中心块bc。同样地，中间陆部11m被横贯中间陆部11m的横槽12m划分成多个中间块bm。另外，胎肩陆部11s被横贯胎肩陆部11s的横槽12s划分成多个胎肩块bs。在本例中，横槽12c、12m的槽深d2(如图1所示)分别为所述主槽10的槽深d1的0.6倍～1.0倍(在本例中为20.5mm)且足够深。与此相对，横槽12s的槽深d3(如图1所示)为3.0mm以下。由此，通过胎肩陆部11s提高了刚性，从而提高了耐磨损性能。
在图3中示出了5％内压状态下的轮胎子午线截面。如图3所示，5％内压状态下，胎面部2的表面的轮廓线由在轮胎赤道c上具有圆弧中心的曲率半径r1的内圆弧部j1和在拐点p处与该内圆弧部j1相交的曲率半径r2的外圆弧部j2构成。
所述曲率半径r2比曲率半径r1小，优选比r2/r1在0.14～0.20的范围内。由此，可以获得轮胎赤道侧扁平的胎面轮廓。
所述拐点p位于中间陆部11m上。另外，拐点p距轮胎赤道c的轮胎轴向距离lp在所述胎面半宽wt的0.35倍～0.50倍的范围内。
在本发明的重载用轮胎1中，所述拐点p不位于主槽10的位置，而位于中间陆部11m上。因此，在充气后也能平滑地维持内外圆弧部j1、j2的连接，抑制上述的胎面轮廓的变化。由此，即使在载荷变动中，也会从中心陆部11c到中间陆部11m维持接地形状的周向侧轮廓线的扁平化。
另外，拐点p的距离lp为胎面半宽wt的0.35倍～0.50倍，与现有的双半径轮胎相比，拐点p的位置接近轮胎赤道c。由此，即使在载荷变动中，也会从中心陆部11c到中间陆部11m维持接地形状的周向侧轮廓线的扁平化。其结果是，即使在轻载下，也能实现接地压力的均匀化，从而能够抑制落肩(肩落ち)磨损(胎肩磨损)并且提高耐中心磨损性能。
若距离lp比胎面半宽wt的0.35倍小，则内圆弧部j1的区域范围变窄。因此，在载荷变动中，从中心陆部11c到中间陆部11m的接地压力变得不均匀，而无法充分发挥中心磨损的抑制效果。反之，若距离lp超过胎面半宽wt的0.50倍，则胎肩陆部11s的接地长度相对于中间陆部11m的接地长度相对较短。因此，在轻载下，有发生落肩磨损的倾向。从这样的观点来看，距离lp的下限优选为胎面半宽wt的0.375倍以上，另外，上限优选为0.475倍以下。
如上所述，内外圆弧部j1、j2的曲率半径的所述比r2/r1在0.14～0.20的范围内。因此，在中心陆部11c中，接地形状的周向侧轮廓线变得扁平，从而能够将接地压力抑制得较低。若比r2/r1比0.14小，则胎肩陆部11s的接地长度相对于中间陆部11m的接地长度相对较短，在轻载下，有发生落肩磨损的倾向。反之，若比0.20大，则胎肩陆部11s的接地长度相对于中间陆部11m的接地长度相对较长，胎肩陆部11s的接地压力变高。相应地，中间陆部11m的接地压力变低。其结果是，从中心陆部11c到中间陆部11m的接地压力变得不均匀，从而在轻载下容易发生中心磨损。从这样的观点来看，比r2/r1的下限优选为0.16以上，另外，上限优选为0.18以下。
另外，在重载用轮胎1中，如上所述，第二带束帘布7b的帘布半宽wb为胎面半宽wt的0.8倍～0.95倍。若帘布半宽wb低于胎面半宽wt的0.8倍，则带束层7对胎肩陆部11s侧的约束力变小，在充气后胎肩陆部11s的接地压力变高。相应地，中间陆部11m的接地压力变低。其结果是，从中心陆部11c到中间陆部11m的接地压力变得不均匀，从而在轻载下容易发生中心磨损。若帘布半宽wb超过胎面半宽wt的0.95倍，则带束端过度靠近轮胎侧面而难以进行轮胎的制造。从这样的观点来看，帘布半宽wb的下限优选为胎面半宽wt的0.825倍以上，另外，上限优选为0.925倍以下。
另外，高扁平的轮胎(扁平率较大的轮胎)与低扁平的轮胎相比，在轮廓的特性上轮胎赤道c侧的接地长度容易变长。因此，若像本发明那样使距离lp为胎面半宽wt的0.35倍～0.50倍而使拐点p接近轮胎赤道c，则中心陆部11c的接地长度相对于胎肩陆部11s的接地长度相对较长，因而在中心磨损方面是不利的。因此，本发明的重载用轮胎1优选是扁平率为80％以下的低扁平轮胎。
接下来，对所述重载用轮胎1的制造方法进行说明。
如图4所示，在所述制造方法中，包括通过模具20对生胎t进行硫化的硫化工序。生胎t可以利用与以往相同的方法来形成。另外，在硫化工序中，除了所使用的模具20以外，也可以利用相同的方法来进行。
所述模具20具有腔室面，该腔室面包括用于成型胎面部2的胎面成型面2sk、用于成型胎侧部3的胎侧成型面3sk、用于成型胎圈部4的胎圈成型面4sk。
所述胎面成型面2sk的轮廓形状由在轮胎赤道c上具有圆弧中心的曲率半径r1k的内模具圆弧部j1k和在拐点pk处与该内模具圆弧部j1k相交的曲率半径r2k的外模具圆弧部j2k构成。
所述曲率半径r2k比曲率半径r1k小，优选比r2k/r1k在0.14～0.20的范围内。
另外，拐点pk位于用于成型所述中间陆部11m的中间陆部成型面部msk上。另外，拐点pk距轮胎赤道c的轮胎轴向距离lpk为模具胎面半宽wtk的0.35倍～0.50倍。另外，模具胎面半宽wtk是从轮胎赤道c到胎面端成型位置tek的轮胎轴向距离。
这样的模具20可以通过硫化来形成前述的重载用轮胎1。另外，在模具20中，将r2k/r1k限制在0.14～0.20的范围内的理由和将lpk/wtk限制为0.35～0.50的理由与在重载用轮胎1中将r2/r1限制在0.14～0.20的范围内的理由和将lp/wt限制为0.35～0.50的理由是相同的。
另外，优选胎侧成型面3sk的最大宽度位置qk间的宽度we(有时称为模具模制宽度we。)与模具20的模具夹持宽度wf之比we/wf为1.27～1.37。模具夹持宽度wf是用于成型胎踵(beadheel)点4h的胎踵成型位置间的轴向距离。在本例中，与以往相比使模具模制宽度we变大且使模具夹持宽度wf变小，由此使所述比we/wf为1.27～1.37。
在图5中示意地示出了胎体帘布6a的轮廓。如图5所示，在通过所述模具20而形成的轮胎中，胎体帘布6a(如实线所示)的帘线路径比通过现有的模具而形成的轮胎的胎体帘布(如点划线所示)的帘线路径长。因此，在进行充气时，帘线路径较长，相应地胎体帘布6a在胎肩侧向半径方向外侧抬起，产生抑制落肩磨损的效果。这有助于抑制由于胎面部2的轮廓线为双半径而发生落肩磨损的倾向。
在所述比we/wf低于1.27的情况下，无法期待抑制上述落肩磨损的效果。尤其是在因模具夹持宽度wf较大而比we/wf低于1.27的情况下，在进行轮辋组装时有在胎圈部4上产生的变形变大而导致胎圈耐久性也降低的倾向。
另外，在因模具模制宽度we较大而比we/wf超过1.37的情况下，有可能轮胎的总宽度偏离轮胎标准。反之，在因模具夹持宽度wf较小而比we/wf超过1.37的情况下，模具夹持宽度wf过度接近轮辋宽度而导致进气性能降低。
另外，为了进一步提高安装在驱动轴上的重载用轮胎的磨损寿命，也优选提高接近空载状态的超轻载下的耐中心磨损性能。
除了轻载下之外，为了提高超轻载下的耐中心磨损性能，如图4所示，在模具20中，优选使从胎侧成型面3sk的最大宽度位置qk到胎圈基线bl的半径方向距离hb与所述模具夹持宽度wf之比hb/wf为0.45～0.5。
并且，如图6所示，在重载用轮胎1在模具20内的硫化状态下，优选轮胎赤道c处的从胎体6的内表面到胎圈基线bl的半径方向距离ha与最大宽度位置qk的所述半径方向距离hb之比hb/ha为0.4～0.6。
通过将比hb/wf和比hb/ha分别限制在上述范围内，能够使胎体线接近自然平衡形状。因此，在进行充气时，整个轮胎鼓起，从而能够获得接近模具20的胎面成型面2sk的胎面轮廓。其结果是，能够获得周向侧轮廓线扁平化的接地形状。
另外，在比hb/wf超过0.5的情况下以及hb/ha超过0.6的情况下，有胎体线偏离自然平衡形状的倾向。因此，在进行充气时，胎面轮廓从模具20的胎面成型面2sk的形状变形而无法获得扁平的接地形状。
具体而言，在比hb/wf超过0.5的情况下以及hb/ha超过0.6的情况下，胎圈部4中的胎体线为向半径方向侧立起的姿势(相对于半径方向的角度变小的姿势)。因此，进行充气时的胎圈部4处的胎体线的变化变大。其结果是，胎面部2处的胎体线被向胎圈部4侧拉伸，因而接地形状(周向侧轮廓线)变圆。
另外，在比hb/wf低于0.45的情况下以及hb/ha低于0.4的情况下，有胎圈部4的体积变小而耐久性能降低的倾向。
以上，对本发明的特别优选的实施方式进行了详细说明，但本发明不限定于图示的实施方式，可以变形为各种方式来实施。
【实施例】
使用图4所示的模具，以表1～3的规格试制出图1所示的重载用轮胎(295/75r22.5)。然后，对各试制轮胎的耐中心磨损性能、耐落肩磨损性能、耐久性、轮胎总宽度(是否合乎标准)、进气性能、轮胎制造性进行测试。
(a)在表1中，使胎面轮廓线的曲率半径之比(r2/r1、r2k/r1k)、带束帘布半宽之比(wb/wt)、夹持宽度之比(we/wf)为最佳值，使拐点的距离之比(lp/wt、lpk/wtk)变化。除表中记载的以外，实质上为相同规格。
(b)在表2中，使拐点的距离之比(lp/wt、lpk/wtk)为最佳值，分别使胎面轮廓线的曲率半径之比(r2/r1、r2k/r1k)、带束帘布半宽之比(wb/wt)、夹持宽度之比(we/wf)变化。除表中记载的以外，实质上为相同规格。
(1)耐中心磨损性能和耐落肩磨损性能：
在轮辋(8.25×22.5)、内压(750kpa)下将测试轮胎安装在拖车头的驱动轴的第一轴上。在表1、2中，测试轮胎上的载荷为负载指数的60％(轻载状态)。另外，在表3中，测试轮胎上的载荷为负载指数的30％(空载状态)。
然后，在通常道路上实车行驶50，000km，对行驶后的中心磨损量和耐落肩磨损量进行测定。根据测定结果，用以实施例1为100的指数进行评价。数值越大则磨损性能越优异。
(2)耐久性：
使用滚筒试验机，对在轮辋(8.25×22.5)、内压(750kpa)的条件下对测试轮胎以时速45km/h的行驶速度从负载指数的100％的载荷起按每24小时增加10％载荷，测定直到在轮胎的胎圈部上产生损伤为止的行驶距离。根据测定结果，用以实施例1为100的指数进行评价。数值越大则耐久性越优异。
(3)进气性能：
在轮辋组装之后，用以实施例1为100的指数评价对轮胎充气时的容易度。数值越大则进气性能越优异。
(4)轮胎总宽度(是否合乎标准)：
对轮胎总宽度是否在标准内进行判定。
(5)轮胎制造性
对在生胎制造时和硫化时是否由于带束层的宽度而产生故障进行判定。
【表1】
【表2】
如表1、2所示，可以确认实施例品即使在轻载状态(负载指数的60％的载荷)下也能抑制耐胎肩磨损性能的过度降低并且良好地发挥耐中心磨损性能。耐中心磨损性能、耐落肩磨损性能在轻载下评价值为90以上是合格的。
(c)在表3中，使拐点的距离之比(lp/wt、lpk/wtk)、胎面轮廓线的曲率半径之比(r2/r1、r2k/r1k)、带束帘布半宽之比(wb/wt)、夹持宽度之比(we/wf)为最佳值，分别使胎侧成型面的最大宽度位置的半径方向距离之比(hb/wf)和比(hb/ha)变化。除表中记载的以外，实质上为相同规格。另外，在表3中，对耐中心磨损性能、耐落肩磨损性能、耐久性进行测试。
【表3】
如表3所示，可以确认通过对比hb/wf和比hb/ha进行限制，从而即使在空载状态(负载指数的30％的载荷)下也能抑制耐胎肩磨损性能的过度降低并且良好地发挥耐中心磨损性能。耐中心磨损性能、耐落肩磨损性能在轻载下评价值为90以上是合格的。