專利名稱：：重載用充氣子午線輪胎的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及重載用充氣子午線輪胎，該輪胎提高其胎圏部的耐久性。
背景技術(shù)：
：重載用充氣子午線輪胎已經(jīng)用于卡車、公共汽車、施工車輛等。隨著近年來(lái)耐磨性技術(shù)的改進(jìn)以及胎面體積的增加，實(shí)際情況是與之前的輪胎相比，直到輪胎被廢棄而反復(fù)施加的輸入力增加大約20%。因此，利用現(xiàn)有技術(shù)難以有效地保持胎圈的耐久性。作為應(yīng)對(duì)該問(wèn)題的對(duì)策，專利文獻(xiàn)1和2公開(kāi)了能夠提高胎圈耐久性的胎圏結(jié)構(gòu)。然而，專利文獻(xiàn)l中公開(kāi)的結(jié)構(gòu)涉及簾線的強(qiáng)度在胎體的巻起部處傾向于變?nèi)醯牟焕蠊?。此外，專利文獻(xiàn)2中公開(kāi)的結(jié)構(gòu)采取措施以防止簾線在胎體的巻起部處被割裂(cut)。然而，在提高胎體簾線的抗割裂強(qiáng)度以及防止胎體的巻起部的故障和防止橡膠層的故障之間存在折衷(trade-off)，因此在專利文獻(xiàn)2中考慮這三者之間的關(guān)系時(shí)不能同時(shí)提高這三者的耐久性。專利文獻(xiàn)1:日本特開(kāi)2006-218936號(hào)公報(bào)(JP2006218936A)專利文獻(xiàn)2:日本特開(kāi)2006-199111號(hào)公報(bào)(JP2006199111A)
發(fā)明內(nèi)容因此，考慮到上述事實(shí)，本發(fā)明的目的是提供重載用充氣子午線輪胎，該輪胎有效地提高三種耐久性，即胎體的巻起部的耐久性、胎體的橡膠層的耐久性和胎體簾線的抗割裂強(qiáng)度(cutresistance)。根據(jù)本發(fā)明的第一方面，本發(fā)明是一種重載用充氣子午線輪胎，該輪胎包括至少一個(gè)鋼子午線胎體，其由在一對(duì)胎圈芯之間以環(huán)狀形狀延伸的主胎體部和沿著胎圏芯從輪胎內(nèi)側(cè)向輪胎外側(cè)沿輪胎的子午線方向巻起的巻起部構(gòu)成，其中，在輪胎被安裝在標(biāo)準(zhǔn)輪輞上并且以50kPa的內(nèi)壓充氣的情況下，滿足以下條件(1)至(4):5.3%SH<Wlpt<6.8%SH(1)1.7%SH<Wltm<3.2%SH(2)2.8%SH<W2tm<4.3%SH(3);以及1.0%SH<Wlpt-W2pt<3.0%SH(4)其中，SH是輪胎剖面高度，R是輪輞半徑，Hf是標(biāo)準(zhǔn)輪輞的輪輞凸緣的高度，Pl是在輪胎外表面上距離輪胎中心軸線的徑向距離為(R+1.18xHf)的位置，P2是在輪胎外表面上距離輪胎中心軸線的徑向距離為(R+0.81xHf)的位置，Tl和T2分別是從P1和P2向所述主胎體部繪制的法線與所述巻起部的交點(diǎn)，M1和M2是所述法線與所述主胎體部的交點(diǎn)，Wlpt是從P1到T1的距離，Wltm是從Tl到Ml的距離，而W2pt是從P2到T2的距離。如此處所使用的，術(shù)語(yǔ)"標(biāo)準(zhǔn)輪輞"是指由JATMA在日本出版的YEARBOOK2006版中規(guī)定的適用尺寸的標(biāo)準(zhǔn)輪輞，并上述定義遵循該標(biāo)準(zhǔn)。在完成本發(fā)明的第一方面所述的本發(fā)明的過(guò)程中，本發(fā)明人研究了三種耐久性，即胎圈芯周圍胎體的巻起部的耐久性、胎體的橡膠層的耐久性以及胎體簾線(纖維)的抗割裂強(qiáng)度。而后本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，當(dāng)輪胎受到載荷從而引起塌陷變形(collapsedeformation)時(shí)，導(dǎo)致胎體的巻起部的剪應(yīng)變、胎體簾布層之間的橡膠層的剪應(yīng)變以及胎體的巻起部的壓縮應(yīng)變，并且反復(fù)輸入高剪應(yīng)變或者高壓縮應(yīng)變會(huì)導(dǎo)致故障。為了降低這些應(yīng)變的水平，發(fā)明人進(jìn)一步進(jìn)行了下述分析和試驗(yàn)并且研究如下(1)胎體巻起部的耐久性和胎體橡膠層的耐久性剝離發(fā)生在胎體巻起部的T1部位，該部位位于T1點(diǎn)的附近。這是因?yàn)楫?dāng)輪胎受到載荷而引起塌陷變形時(shí)，使以輪輞凸緣為支撐點(diǎn)的塌陷量大，從而在靠近T1部位的剪應(yīng)變最大(參見(jiàn)例如圖3)。為了抑制T1部位的塌陷，有效的是通過(guò)增加Wlpt而擴(kuò)大接觸輪輞的部位和T1部位之間的距離，以及通過(guò)減小Wltm而將巻起部(巻起簾布)設(shè)置為靠近即使在載荷下張力也大的主胎體部(主簾布)處(參見(jiàn)例如圖4)，這樣能夠減小T1部位的剪應(yīng)變。應(yīng)注意的是，由于所產(chǎn)生的熱量的增加，Wlpt的過(guò)度增加可能降低耐久性，從而必須設(shè)定可接受的極限。具體地，當(dāng)Wlpt小于5.3。/。SH或者Wltm大于3.2。/。SH時(shí)，對(duì)于要求嚴(yán)格使用條件(重載等)的用戶來(lái)說(shuō)不能確保胎體巻起部的足夠耐久性。當(dāng)Wltm小于1.7。/。SH時(shí)，胎體的橡膠層的剪應(yīng)力增加，并且胎體的橡膠層的剝離在胎體巻起部的剝離之前發(fā)生，所以在現(xiàn)有條件下1.7%就是極限。因此，關(guān)系式1.7%SH<Wltm<3.2%SH就是所需的限定。同時(shí)，當(dāng)滿足上述關(guān)系式但是Wlpt大于6.8MSH時(shí)，胎圈5部的溫度升高超出傳統(tǒng)輪胎的溫度的升高。因此，關(guān)系式5.3%SH<Wlpt<6.8%SH就是進(jìn)一步所需的限定。(2)胎體簾線(纖維)的抗割裂強(qiáng)度輪胎受到載荷而引起輪胎的胎圈部等向輪胎外部塌陷變形，但是如果將胎體的巻起部布置在接近彎曲變形(主胎體)的中性面的區(qū)域，就能夠減小施加到巻起部的壓縮力的大小以抑制壓縮應(yīng)變。具體地，重要的是從胎圏芯的上表面到Wltm部分的胎體內(nèi)的橡膠厚度(gaugethickness),在Wltm部分處，主胎體部與巻起部之間的橡膠厚度一般是均一的。擠壓W21m部分處的外表線(caseline),W2tm部分是胎圏芯的上表面與Wltm部分之間的大約中間部分，即，使胎體的跡線(pathlines)之間的間隔變窄會(huì)降低從胎圈芯施加到巻起部的壓縮力的大小，這會(huì)使壓縮應(yīng)變的減小量增大。應(yīng)注意，過(guò)多地減小W2tm將降低i殳置在主胎體部與巻起部之間的橡膠部的剛度，從而增大載荷下的塌陷量，從而使胎體巻起部的耐久性劣化，所以應(yīng)該確定可4姿受的才及限。另外，在輪胎制造中難以形成局部變形到很大程度的胎體跡線L1(見(jiàn)圖5)和胎體跡線L2(見(jiàn)圖6),所以當(dāng)W2tm部分變窄時(shí)，應(yīng)該確定用于Wlpt與W2pt之間的關(guān)系的可接受極限。具體地，如果W2tm大于4.3。/。SH，則簾線的抗割裂強(qiáng)度比傳統(tǒng)產(chǎn)品劣化。如果滿足關(guān)系式(1)和(2),但是W2tm小于2.8%SH,則載荷下的塌陷量增大，從而使剪應(yīng)變劣化，對(duì)于要求嚴(yán)格使用條件的用戶來(lái)說(shuō)，這樣不能確保胎體巻起部的充分耐久性。因此關(guān)系式2.8%SH<W2tm<4.3%SH6就是所需的限定。由于制造限制，當(dāng)Wlpt-W2pt小于1.0。/oSH時(shí)，出現(xiàn)如圖5所示的胎體跡線L1，而當(dāng)Wlpt-W2pt大于3.(T/oSH時(shí)，出現(xiàn)如圖6所示的胎體跡線L2。因此，關(guān)系式1.0%SH<Wlpt-W2pt<3.0%SH就是所需的限定。以此方式，通過(guò)改變胎圈部周圍的胎體跡線，權(quán)利要求l所述的本發(fā)明就能夠提高三種耐久性，即胎圏芯周圍胎體的巻起部的耐久性、胎體的橡膠層的耐久性以及胎體簾線的抗割裂強(qiáng)度，而無(wú)需使用另外的部件，從而提供了一種具有較長(zhǎng)壽命的重載用充氣子午線輪胎。發(fā)明的效果根據(jù)本發(fā)明，重載用充氣子午線輪胎能夠具有三種耐久性，即胎圈芯周圍胎體的巻起部的耐久性、胎體的橡膠層的耐久性以及胎體簾線的抗割裂強(qiáng)度。圖l是沿根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的重載用充氣子午線輪胎的輪胎徑向的剖面圖。圖2是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的重載用充氣子午線輪胎的胎圏部的剖面圖。圖3是示出在胎圏部中剪應(yīng)變的分布的分析實(shí)例的分析模型圖，其中較高的點(diǎn)密度表示較大的剪應(yīng)變。圖4是示出載荷下的胎圏部的形狀的分析實(shí)例的分析模型圖。圖5是胎圏部的剖面圖，其示出在制造輪胎中難以實(shí)現(xiàn)的胎體跡線的形狀的示例。圖6是胎圈部的剖面圖，其示出在制造輪胎中難以實(shí)現(xiàn)的胎體跡線的形狀的示例。附圖標(biāo)記i兌明10重載用充氣子午線輪胎12鋼子午線胎體12E巻起部12M主胎體部20輪輞(標(biāo)準(zhǔn)輪輞)具體實(shí)施例方式下文中討論本發(fā)明的實(shí)施例。如圖1和圖2所示，根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的重載用充氣子午線輪胎10設(shè)置有鋼子午線胎體簾布層12(下文中簡(jiǎn)稱為胎體12)。胎體12具有在胎圏部14的兩個(gè)胎圏芯16之間環(huán)狀地延伸的主胎體部12M;以及沿著胎圏芯16從輪胎內(nèi)側(cè)向輪胎外側(cè)沿輪胎的子午線方向巻起的巻起部12E。由多層帶束層構(gòu)成的帶束部設(shè)置在胎冠部的外周側(cè)上，而且設(shè)置有槽的胎面18形成在輪胎徑向外側(cè)的帶束部上。應(yīng)注意的是，在該實(shí)施例中，充氣子午線輪胎10的扁平比(profileratio)是90%以上。在該實(shí)施例中，如圖2所示，以下面的方式定義位置和距離。R是標(biāo)準(zhǔn)輪輞20的半徑，Hf是輪輞凸緣22的高度，Pl是輪胎外表面上距離輪胎的中心軸線的徑向距離為(R+1.18xHf)的位置，P2是輪胎外表面上距離輪胎的中心軸線的徑向距離為(R+0.81xHf)的位置。T1和T2分別是從P1和P2向主胎體部12M的胎體跡線13M(下文中稱為主胎體跡線)繪制的法線與巻起部12E的胎體跡線13E(下文中稱為巻起胎體跡線)的交點(diǎn)，M1和M2是所述法線與主胎體跡線13M的交點(diǎn)。Wlpt是從P1到T1的距離，Wltm是從Tl到Ml的距離，W2pt是從P2到T2的距離。本實(shí)施例滿足以下關(guān)系式(1)至(4)。<formula>formulaseeoriginaldocumentpage9</formula>當(dāng)滿足關(guān)系(1)時(shí)，能夠提高胎體巻起部的耐久性，而與傳統(tǒng)輪胎的胎圏部相比，不會(huì)升高胎圏部14的溫度。當(dāng)滿足關(guān)系式(2)時(shí)，胎體橡膠層的耐久性等于或者超過(guò)傳統(tǒng)輪胎的胎體橡膠層的耐久性，并且能夠提高胎體巻起部的耐久性。另外，當(dāng)滿足關(guān)系式(3)時(shí)，能夠提高胎體簾線的抗割裂強(qiáng)度和胎體巻起部的耐久性。另外，當(dāng)滿足關(guān)系式(4)時(shí)，即使在W2tm較小的情況下，主胎體跡線13M和巻起胎體跡線13E也能夠呈現(xiàn)可在輪胎制造中獲得的形狀。因此，胎體巻起部的耐久性、胎體12的橡膠層的耐久性和胎體簾線的抗割裂強(qiáng)度都能夠被提高，從而能夠提供具有更長(zhǎng)壽命的重載用充氣子午線輪胎IO。換言之，與傳統(tǒng)輪胎相比，僅通過(guò)改變胎圈部14周圍的胎體跡線就能夠提高所有上述三種耐久性，而無(wú)需使用另外的部件。應(yīng)注意，胎圈芯周圍的胎體跡線極大地影響胎體簾線(纖維)的抗割裂強(qiáng)度的提高，因此本實(shí)施例利用該事實(shí)來(lái)有效地提高胎體簾線的抗割裂強(qiáng)度。<分析示例>為了確認(rèn)本發(fā)明的效果，發(fā)明人利用FEM(有限元方法)對(duì)載荷下的輪胎中產(chǎn)生的應(yīng)變進(jìn)行分析計(jì)算，以評(píng)價(jià)上述實(shí)施例的重載用充氣子午線輪胎10的一個(gè)示例(下文中稱為ET)、傳統(tǒng)輪胎的重載用充氣子午線輪胎的一個(gè)示例(下文中稱為CT)和用于對(duì)比的重載用充氣子午線輪胎的四個(gè)示例(下文中稱為RTl-4)的4元變阻力(strainresistance)。在這些分析示例中，所有的輪胎都用于施工車輛(或者輪胎)并且尺寸為46/90R57。表1中示出在該分析示例中的每個(gè)胎圏部的狀況。[表l]<table>tableseeoriginaldocumentpage10</column></row><table>胎圈部中的問(wèn)題由于胎由于完成，完成,完成，幾體巻起月臺(tái)體但在胎但在胎但在胎成，部處的簾線體巻起體橡膠體巻起沒(méi)有剝離而的切部中發(fā)層中發(fā)部中發(fā)任何造成的斷而現(xiàn)小的現(xiàn)裂紋現(xiàn)小的問(wèn)題停止造成剝離剝離的停止行駛時(shí)間(H)400450500500500500在該分析示例中，在所有的輪胎都安裝在標(biāo)準(zhǔn)輪輞(TRA)上并且施加規(guī)定的內(nèi)壓(TRA)和規(guī)定的載荷(TRA)的情況下，利用FEM計(jì)算應(yīng)變。假設(shè)傳統(tǒng)輪胎的評(píng)價(jià)指數(shù)是IOO,計(jì)算其它輪胎的評(píng)價(jià)指數(shù)，其它輪胎的評(píng)價(jià)指數(shù)是相對(duì)于傳統(tǒng)輪胎的評(píng)價(jià)指數(shù)的值。表l中也示出了其它輪胎的結(jié)果。關(guān)于表l中的應(yīng)變，較小的評(píng)價(jià)指數(shù)表示較佳的性能。如表l可見(jiàn)，實(shí)施例輪胎(ET)在胎體巻起部的剪應(yīng)變、胎體橡膠層的剪應(yīng)變和巻起部的壓縮應(yīng)變中都具有較佳的評(píng)價(jià)指數(shù)。另外，在該分析示例中確認(rèn)的是，當(dāng)輪胎受到載荷而引起塌陷變形時(shí)，朝向輪輞凸緣22的塌陷量為最大，并且在T1部位處剪應(yīng)變?yōu)樽畲螅鐖D3所示。另外，在該分析示例中還確認(rèn)的是，與屬于傳統(tǒng)輪胎的模型1相比，具有與本發(fā)明一樣小的Wltm的模型2在減壓(deflation)情況下(內(nèi)壓50kPa)能夠減小T1部位的塌陷，從而能夠減小剪應(yīng)變。注意，模型l和2具有相同的Wlpt。<示例>為了確認(rèn)本發(fā)明的效果，發(fā)明人實(shí)際制造了上述實(shí)施例輪胎、對(duì)比輪胎和傳統(tǒng)輪胎，并且進(jìn)行了胎圈部的耐久性試驗(yàn)以評(píng)價(jià)耐久性。在這些示例中，所有的輪胎都安裝在標(biāo)準(zhǔn)輪輞上，然后在施加規(guī)定的內(nèi)壓和100%的規(guī)定載荷(TRA)、行駛速度為8km/h且轉(zhuǎn)鼓(drum)直徑為5米的情況下測(cè)量胎圏部的溫度。表l中也示出了測(cè)量結(jié)果。接著，施加170%的規(guī)定載荷(TRA)，并且轉(zhuǎn)鼓試驗(yàn)持續(xù)進(jìn)行500小時(shí)。無(wú)論是試驗(yàn)?zāi)軌虺掷m(xù)進(jìn)行500小時(shí)的情況還是試驗(yàn)僅能夠進(jìn)行小于500小時(shí)的情況，胎圈部都被拆下以評(píng)價(jià)胎圏部中的問(wèn)題。表l中也示出了這些結(jié)果。如表1中可見(jiàn)，示例輪胎和對(duì)比輪胎1-4的行馬史時(shí)間比傳統(tǒng)輪胎更長(zhǎng)。另外，示例輪胎和對(duì)比輪胎2-4能夠行駛500小時(shí)。示例輪胎足以滿足所有三種耐久性，即，l)胎圏芯周圍的胎體的巻起部的耐久性，2)胎體的橡膠層的耐久性，以及3)胎體簾線(纖維)的抗割裂強(qiáng)度。已經(jīng)通過(guò)示例討論了本發(fā)明的實(shí)施例，但是這些實(shí)施例僅是示例，并且只要不脫離本發(fā)明的要旨，就可以對(duì)本發(fā)明進(jìn)行變形。另外，本發(fā)明的范圍當(dāng)然不限于上述實(shí)施例。權(quán)利要求1.一種重載用充氣子午線輪胎，其包括至少一個(gè)鋼子午線胎體，所述鋼子午線胎體由在一對(duì)胎圈芯之間以環(huán)狀形狀延伸的主胎體部和沿著所述胎圈芯從輪胎內(nèi)側(cè)向輪胎外側(cè)沿輪胎的子午線方向卷起的卷起部，其中，在所述輪胎被安裝在標(biāo)準(zhǔn)輪輞上并且以50kPa的內(nèi)壓充氣的情況下，滿足以下關(guān)系式5.3％SH＜W1pt＜6.8％SH；1.7％SH＜W1tm＜3.2％SH；2.8％SH＜W2tm＜4.3％SH；以及1.0％SH＜W1pt-W2pt＜3.0％SH，其中，SH是輪胎剖面高度，R是輪輞半徑，Hf是標(biāo)準(zhǔn)輪輞的輪輞凸緣的高度，P1是在輪胎外表面上距離輪胎中心軸線的徑向距離為(R+1.18×Hf)的位置，P2是在輪胎外表面上距離輪胎中心軸線的徑向距離為(R+0.81×Hf)的位置，T1和T2分別是從P1和P2向所述主胎體部繪制的法線與所述卷起部的交點(diǎn)，M1和M2是所述法線與所述主胎體部的交點(diǎn)，W1pt是從P1到T1的距離，W1tm是從T1到M1的距離，W2pt是從P2到T2的距離。全文摘要一種重載用充氣子午線輪胎，其增強(qiáng)了三種耐久性胎體的卷起部的耐久性、胎體的橡膠層的耐久性和胎體簾線的抗斷裂強(qiáng)度。鋼子午線胎體(12)由主胎體部(12M)和卷起部(12E)構(gòu)成。輪胎被安裝在標(biāo)準(zhǔn)輪輞(20)上，假設(shè)P1是在輪胎外表面上距離輪胎中心軸線的徑向距離為(R+1.18×Hf)的位置，P2是在輪胎外表面上距離輪胎中心軸線的徑向距離為(R+0.81×Hf)的位置，T1和T2分別是所述卷起部(12E)與從P1和P2向所述主胎體部(12M)繪制的法線的交點(diǎn)，M1和M2分別是所述主胎體部(12M)與所述法線的交點(diǎn)，所述位置T1、T2、M1和M2滿足預(yù)定的相互位置關(guān)系。文檔編號(hào)B60C15/06GK101553372SQ20078004530公開(kāi)日2009年10月7日申請(qǐng)日期2007年10月29日優(yōu)先權(quán)日2006年12月8日發(fā)明者淺里純也申請(qǐng)人:株式會(huì)社普利司通