ПНЕВМАТИЧЕСКАЯ ШИНА
PNEUMATIC TIRE

Область техники
Настоящее изобретение относится к пневматической шине, позволяющей разряжать статическое электричество от автомобиля к поверхности дороги.
Уровень техники
В последние годы резина протектора пневматической шины содержит много диоксида кремния. Диоксид кремния дает преимущества уменьшения сопротивления качения шины и улучшения характеристики сцепления с влажным дорожным покрытием. Однако диоксид кремния обладает более низкой электропроводностью, и он увеличивает электрическое сопротивление шины. Шина, обладающая большим электрическим сопротивлением, накапливает статическое электричество в транспортном средстве, и это может вызывать радиовозмущения, такие как радиошумы.
В общем, чтобы предотвратить накапливание статического электричества в транспортном средстве, например, в нижеуказанном патентном документе 1 предложена резина (а) протектора, представленная на Фиг.15. Резина (а) протектора, имеющая двухслойную структуру, включает подпротекторный слой (b), расположенный внутри в радиальном направлении шины, и беговую дорожку (с), расположенную снаружи в радиальном направлении шины. Чтобы улучшить ходовые характеристики и т.п. шины, подпротекторный слой (b) и беговая дорожка (с) выполнены из неэлектропроводящей резиновой смеси, обогащенной диоксидом кремния. Дополнительно, подпротекторный слой (b) и беговая дорожка (с) разделены на правую и левую половину. Между ними обеспечена проводящая область (d), выполненная, например, из электропроводящей резиновой смеси, обогащенной углеродом, и проходящая непрерывно в продольном направлении шины. Внешняя поверхность проводящей области (d) образует часть поверхности (g) контакта с грунтом, а ее внутренняя поверхность соединена со слоем (f) брекерного пояса и т.п., который электрически соединен ободом.
Однако в такой резине (а) протектора сформирована область без подпротекторного слоя (b), содержащего резину с небольшим сопротивлением качению, обеспеченная непрерывно в продольном направлении шины. Данная резина (а) протектора недостаточно снижает сопротивление качению. Кроме того, подпротекторный слой (b) полностью разделен на правую и левую половины, и в ходе формирования резины (а) протектора возможно перемещение подпротекторного слоя (b) от места нанесения и т.п., так что однородность шины может ухудшаться.
Кроме того, в указанном ниже патентном документе 2 предложена резина (а) протектора, как представлено на Фиг.16. Резина (а) протектора включает подпротекторный слой (b), непрерывный по ширине протектора, снаружи которого обеспечены первая часть (с1) беговой дорожки и вторая часть (с2) беговой дорожки, разделенные на правую и левую половины, и проводящую область (d), один конец (d1) которой остается открытым к поверхности (g) контакта с грунтом между первой частью (с1) беговой дорожки и второй частью (с2) беговой дорожки, а другой конец (d2) которой проходит между первой частью (с1) беговой дорожки и подпротекторным слоем (b) в аксиальном направлении шины и соединен с резиной боковины (не показана) и т.п., электрически соединенной с ободом.
В такой резине (а) протектора подпротекторный слой непрерывен в аксиальном направлении шины, и можно ожидать, что это улучшит свойство низкого сопротивления качению по сравнению с резиной протектора, представленной на Фиг.15.
Патентный документ 1: JP-9-71112.
Патентный документ 2: JP-2007-301992.
Описание изобретения
Задачи, решаемые изобретением
Однако в резине (а) протектора патентного документа 2, несмотря на то, что проводящая область (d) проходит между первой частью (с1) беговой дорожки и подпротекторным слоем (b), между второй частью (с2) беговой дорожки и подпротекторным слоем (b) отсутствует проводящая область (d). Таким образом, чтобы получить симметричный вид профиля резины (а) протектора, с учетом толщины проводящей области (d), необходимо изменять профиль так, чтобы толщина первой части (с1) беговой дорожки была меньше, чем толщина второй части (с2) беговой дорожки. Это усложняет процесс изготовления и приводит к снижению производительности. Кроме того, жесткость резины (а) протектора со стороны первой части (с1) беговой дорожки, снабженной проводящей областью (d), отличается от жесткости резины (а) протектора со стороны второй части (с2) беговой дорожки, не снабженной проводящей областью (d), так что однородность шины легко ухудшается; в частности, возможно увеличение конусности.
В свете указанных выше проблем настоящее изобретение основано на том, что резина протектора включает проводящую область, покрывающую внешнюю поверхность подпротекторного слоя, проходящую в аксиальном направлении шины и соединенную обоими концами с элементами шины, электрически соединенными с ободом, и в меридиональном сечении шины, радиально внешняя поверхность данной проводящей области выходит на поверхность контакта с грунтом. Таким образом, основной целью настоящего изобретения является обеспечение пневматической шины, которая обладает преимуществом низкого сопротивления качению резины, содержащей диоксид кремния, и имеющей благоприятные свойства однородности и электропроводности.
Средства решения задачи в соответствии с п.1 настоящего изобретения: пневматическая шина включает тороидальный каркас, проходящий от протектора к бортовому кольцу в борту через боковину, слой кордов, армирующих протектор, расположенный снаружи каркаса в радиальном направлении шины и с внутренней стороны от протектора в радиальном направлении шины, и резину протектора, расположенную снаружи слоя кордов, армирующих протектор, в радиальном направлении шины. Пневматическая шина отличается тем, что вышеуказанная резина протектора включает подпротекторный слой, проводящую область и беговую дорожку. Подпротекторный слой выполнен из неэлектропроводящей резины, содержащей диоксид кремния, расположен снаружи вышеуказанного слоя кордов, армирующих протектор в радиальном направлении шины, и имеет ширину, по существу равную ширине слоя кордов, армирующих протектор. Проводящая область выполнена из электропроводящей резины, покрывающей радиально-внешнюю поверхность вышеуказанного подпротекторного слоя и проходящей в аксиальном направлении шины, и выступающей обоими концами наружу из вышеуказанного подпротекторного слоя так, что оба конца соединены с элементами шины, электрически соединенными с ободом, при установке шины на обод. Беговая дорожка выполнена из неэлектропроводящей резины, содержащей диоксид кремния, расположена снаружи вышеуказанной проводящей области в радиальном направлении шины и образует основную часть поверхности контакта с грунтом. В меридиональном сечении шины наружная в радиальном направлении поверхность вышеуказанной проводящей области выходит на указанную поверхность контакта с грунтом. Указанная выше беговая дорожка включает первую часть беговой дорожки, расположенную с одной стороны, и вторую часть беговой дорожки, расположенную с другой стороны наружной поверхности вышеуказанной проводящей области в аксиальном направлении шины.
В соответствии с п.2 настоящего изобретения в пневматической шине по п.1 вышеуказанная проводящая область плавно выгнута наружу в радиальном направлении шины и включает изогнутую в виде дуги часть, содержащую наружную часть сверху.
В соответствии с п.3 настоящего изобретения в пневматической шине по п.1 или 2 вышеуказанная наружная поверхность проходит непрерывно по экватору шины в продольном направлении шины.
В соответствии с п.4 настоящего изобретения в пневматической шине по п.3 вышеуказанная первая часть беговой дорожки и вышеуказанная вторая часть беговой дорожки по существу симметричны относительно экватора шины.
В соответствии с п.5 настоящего изобретения в пневматической шине по любому из пп.1-4 вышеуказанный подпротекторный слой включает внутреннюю часть, расположенную с внутренней стороны в радиальном направлении шины и имеющую по существу однородную толщину, и внешнюю часть, расположенную снаружи в радиальном направлении шины и имеющую толщину, постепенно возрастающую от обоих концов в направлении экватора шины.
В соответствии с п.6 настоящего изобретения в пневматической шине по любому из пп.1-5 по меньшей мере одна из частей, включающих вышеуказанный подпротекторный слой, вышеуказанную проводящую область и вышеуказанную беговую дорожку, выполнена из ленточной слоистой структуры, образованной посредством спиральной намотки резиновой ленты в виде полосы.
В соответствии с п.7 настоящего изобретения в пневматической шине по п.5 внешняя часть указанного выше подпротекторного слоя выполнена из ленточной слоистой структуры, образованной посредством спиральной намотки резиновой ленты от одного конца в направлении к другому концу внешней части в аксиальном направлении шины, причем направление намотки резиновой ленты изменяют на вышеуказанном другом конце и намотку заканчивают на вышеуказанном первом конце.
В соответствии с п.8 настоящего изобретения в пневматической шине по любому из пп.1-7 вышеуказанная первая часть беговой дорожки выполнена из ленточной слоистой структуры, образованной посредством спиральной намотки резиновой ленты от внешнего конца в направлении к внутреннему концу первой части беговой дорожки в аксиальном направлении шины, причем направление намотки резиновой ленты изменяют на вышеуказанном внутреннем конце и намотку заканчивают на вышеуказанном внешнем конце.
В соответствии с п.9 настоящего изобретения в пневматической шине по любому из пп.1-7 вышеуказанная вторая часть беговой дорожки выполнена из ленточной слоистой структуры, образованной посредством спиральной намотки резиновой ленты от внешнего конца в направлении к внутреннему концу второй части беговой дорожки в аксиальном направлении шины, причем направление намотки резиновой ленты изменяют на вышеуказанном внутреннем конце и намотку заканчивают на вышеуказанном внешнем конце.
В соответствии с п.10 настоящего изобретения в пневматической шине по любому из пп.1-9 вышеуказанный элемент шины представляет собой резину боковины, расположенную снаружи вышеуказанного каркаса в аксиальном направлении шины, или покровную резину вышеуказанного каркаса.
В соответствии с п.11 настоящего изобретения в пневматической шине по любому из пп.1-10 вышеуказанная проводящая область выступает по меньшей мере не менее, чем на 2 мм от вышеуказанного подпротекторного слоя.
8
В настоящем описании под «электропроводящим» подразумевают, что материал в значительной степени проводит электричество. Более конкретно, это свойство материала, обладающего внутренним объемным электрическим сопротивлением менее 1,0·10 Ом·см.
8
«Неэлектропроводящий» означает, что материал значительно не проводит электричество. Более конкретно, это свойство материала, обладающего внутренним объемным электрическим сопротивлением не менее 1,0·10 Ом·см.
Кроме того, «внутреннее объемное электрическое сопротивление» резины измеряют с помощью прибора для измерения электрического сопротивления при следующих условиях:
2
Образец резины: 15 см и 2 мм толщиной
Приложенное напряжение: 500 В
Температура воздуха: 24°С
Влажность: 50%
Технический эффект изобретения
В пневматической шине по п.1 обеспечена проводящая область с внутренней стороны первой части беговой дорожки и второй части беговой дорожки в радиальном направлении шины. Таким образом, резина протектора может быть легко сформирована симметрично, даже если первая часть беговой дорожки и вторая часть беговой дорожки сформированы при идентичном профиле. Это позволяет предотвратить усложнение процесса изготовления и повысить производительность. В особенности в случае изобретения в соответствии с п.4, когда первая часть беговой дорожки и вторая часть беговой дорожки сформированы по существу симметрично относительно экватора шины, производительность еще больше повышается.
Проводящая область расположена с внутренней стороны первой части беговой дорожки и второй части беговой дорожки в радиальном направлении шины, и жесткость резины протектора со стороны первой части беговой дорожки и жесткость резины протектора со стороны второй части беговой дорожки можно легко выровнять. Это позволяет предотвратить ухудшение однородности шины.
Когда проводящая область плавно выгнута наружу в радиальном направлении шины и включает изогнутую в виде дуги часть, содержащую вышеуказанную наружную часть сверху, как представлено в изобретении в соответствии с п.2, даже если резина протектора изнашивается, она может обнажать новую проводящую область с обеих внешних сторон наружной части в аксиальном направлении шины. Таким образом, эффективную разрядку статического электричества поддерживают в течение длительного периода времени.
Кроме того, как представлено в изобретении в соответствии с пп.7-9, намотка резиновой ленты позволяет соединять исходную точку намотки и конечную точку намотки резиновой ленты. Следовательно, неравномерность, вызываемая краями резиновой ленты, может быть уменьшена; в конечном счете, однородность может быть улучшена.
Краткое описание чертежей
На Фиг.1 представлен вид поперечного сечения пневматической шины по воплощению настоящего изобретения.
На Фиг.2 представлен частичный увеличенный вид протектора шины.
На Фиг.3(а) представлен частичный вид сверху протектора; на Фиг.3(b) вид, демонстрирующий состояние износа.
На Фиг.4 представлен вид поперечного сечения пневматической шины по другому воплощению настоящего изобретения.
На Фиг.5 представлен схематический вид в перспективе резиновой ленты в виде примера.
На Фиг.6(а) и (b) представлены виды поперечного сечения для пояснения способа формования резины протектора.
На Фиг.7(а) и (b) представлены виды поперечного сечения для пояснения способа формования резины протектора.
На Фиг.8. предоставлена схема, поясняющая направление намотки резиновой ленты.
На Фиг.9 представлен вид поперечного сечения, взятого по линии А-А на Фиг.6(b).
На Фиг.10 представлен вид поперечного сечения резины протектора, демонстрирующий другое воплощение настоящего изобретения.
На Фиг.11 представлен вид поперечного сечения резины протектора, демонстрирующий другое воплощение настоящего изобретения.
На Фиг.12 представлена схема, показывающая другой способ намотки резиновой ленты.
На Фиг.13 представлена схема, показывающая другой способ намотки резиновой ленты.
На Фиг.14 схематически представлен вид поперечного сечения, принципиально демонстрирующий устройство для измерения электрического сопротивления шины.
На Фиг.15 представлен вид протектора известного уровня техники.
На Фиг.16 представлен вид протектора известного уровня техники.
Условные обозначения
1 - Пневматическая шина
2 - Протектор
2а - Поверхность контакта с грунтом
2G - Резина протектора
3 - Боковина
3G - Резина боковины
4 - Борт
4G - Резина обжимной части
5 - Бортовое кольцо
6 - Каркас
7 - Слой кордов, армирующих протектор
9 - Подпротекторный слой
10 - Беговая дорожка
10А - Первая часть беговой дорожки
10В - Вторая часть беговой дорожки
11 - Проводящая область
11а, 11b - Концы проводящей области
11о - Наружная поверхность проводящей области
15, 15А, 15В, 15С, 15D, 15Е - Резиновые ленты
J - Обод.
Наилучший вариант осуществления изобретения
Далее воплощение настоящего изобретения описано со ссылками на чертежи.
Как показано на Фиг.1, пневматическая шина 1 по настоящему изобретению включает тороидальный каркас 6, проходящий от протектора 2 к бортовому кольцу 5 борта 4 через боковину 3 и слой 7 кордов, армирующих протектор, расположенный снаружи каркаса 6 в радиальном направлении шины и с внутренней стороны от протектора 2.
Вышеуказанный каркас 6 сформирован из одного слоя 6А каркаса, который имеет, например, радиальную структуру. Слой 6А каркаса включает, например, основной участок 6(а), соединяющий бортовые кольца 5 и 5, и пару загибов 6(b), проходящих с обоих концов каркаса и загибающихся вокруг каждого бортового кольца 5 от аксиально-внутренней стороны к аксиально-внешней стороне шины. Более того, между основным участком 6(а) и загибом 6(b) слоя 6А каркаса расположена резина 8 уплотнителя борта, проходящая от бортового кольца 5 наружу в радиальном направлении.
Вышеуказанный слой 7 кордов, армирующих протектор, сформирован наложением не менее двух слоев брекерного пояса, в настоящем примере двух слоев 7А и 7В брекерного пояса, например, выполненных из металлических кордов, расположенных под углом от 15 до 40 градусов относительно продольного направления шины. Слой 7 кордов, армирующих протектор, при необходимости, с внешней стороны включает слой бандажа (не показан), выполненный из кордов органического волокна, направленных по существу параллельно друг другу в продольном направлении шины.
8
Каждый из вышеуказанных слоя 6А каркаса и слоев 7А и 7В брекерного пояса сформированы из слоев для шины, включающих корд и покровную резину для их покрытия. Покровная резина содержит большое количество сажи в качестве наполнителя. По этой причине внутреннее объемное электрическое сопротивление каждой из покровных резин составляет менее 1,0·10 Ом·см, и покровная резина обладает электрической проводимостью.
Кроме того, в боковине и с внешней стороны каркаса 6 обеспечена резина 3G боковины, образующая внешнюю поверхность шины. Радиально внешний конец резины 3G боковины заканчивается между вышеуказанным каркасом 6 и слоем 7 кордов, армирующих протектор.
8
Более того, с внешней стороны каркаса 6 в области борта обеспечена резина 4G обжимной части, находящаяся в контакте с ободом J. Резина 4G обжимной части соединена с вышеуказанной резиной 3G боковины. Также вышеуказанная резина 3G боковины и резина 4G обжимной части содержат большое количество сажи в качестве наполнителя. Внутреннее объемное электрическое сопротивление каждой резины составляет менее 1,0·10 Ом·см, и они обладают электрической проводимостью. Таким образом, когда пневматическая шина 1 установлена на обод J, резина 3G боковины образует элемент шины, электрически соединенный с ободом J.
Внутри каркаса 6 обеспечена резина 12 внутренней воздухонепроницаемой оболочки.
Радиально снаружи вышеуказанного слоя 7 кордов, армирующих протектор, обеспечена резина 2G протектора. Резина 2G протектора по настоящему воплощению включает:
подпротекторный слой 9, выполненный из неэлектропроводящей резины и распложенный снаружи в радиальном направлении шины вышеуказанного слоя 7 кордов, армирующих протектор;
проводящую область 11, выполненную из электропроводящей резины и проходящую в аксиальном направлении шины, покрывая радиально-внешнюю поверхность вышеуказанного подпротекторного слоя 9, причем наружная в радиальном направлении поверхность 11о указанной области выходит на поверхность 2а контакта с грунтом, и
беговую дорожку 10, выполненную из неэлектропроводящей резины и образующую основную часть поверхности 2а контакта с грунтом, расположенную снаружи вышеуказанной проводящей области 11 в радиальном направлении шины.
Поверхность 2а контакта с грунтом протектора 2 представляет собой поверхность протектора, которая образует плоскую поверхность, когда шина, находящаяся в нормальном состоянии, установленная на стандартный обод и накаченная до нормального давления шины и нагруженная стандартной нагрузкой, контактирует с плоской поверхностью при угле развала колеса ноль градусов. Также аксиально-внешние края данной поверхности контакта с грунтом являются краями е1 и е2 протектора.
«Стандартный обод» представляет собой обод, определяемый для каждой шины стандартом, на который базируется шина. Например, он представляет собой стандартный обод в системе JATMA (Японская ассоциация производителей автомобильных шин), «расчетный обод» в системе TRA (Ассоциация по ободам и покрышкам) и «мерный обод» в системе ETRTO (Европейская техническая организация по ободам и шинам).
«Стандартное давление шины» представляет собой давление воздуха, определяемое для каждой шины в соответствии со стандартом. Например, максимальное давление воздуха в системе JATMA, максимальная величина, приведенная в таблице «Пределы нагрузок шин при различных давлениях холодной накачки» в системе TRA и «давление накачки» в ETRTO. Когда шина предназначена для легковых автомобилей, стандартное внутреннее давление составляет 180 кПа.
«Стандартная нагрузка» представляет собой нагрузку, определяемую для каждой шины в соответствии со стандартом. Например, она представляет собой максимальную грузоподъемность в системе JATMA, максимальную величину, указанную в таблице «Пределы нагрузок шин при различных давлениях холодной накачки» в TRA и «грузоподъемность» в ETRTO. Когда шина предназначена для легковых автомобилей, стандартная нагрузка представляет собой нагрузку, составляющую 88% от вышеуказанной нагрузки.
В настоящем воплощении резиновую смесь, обогащенную диоксидом кремния, содержащую большое количество диоксида кремния, используют для вышеуказанного подпротекторного слоя 9 и беговой дорожки 10. Такая резиновая смесь, обогащенная диоксидом кремния, улучшает характеристику сцепления с влажным дорожным покрытием, особенно в области беговой дорожки 10. А в подпротекторном слое 9 резиновая смесь, обогащенная диоксидом кремния, может оказывать влияние на ходовые характеристики транспортного средства, например, путем снижения тепловыделения и снижения сопротивления качению и т.п. Между тем, благодаря добавлению в смесь большого количества диоксида кремния, подпротекторный слой 9 и беговая дорожка 10 не являются электропроводящими, как указано выше.
Каучуковый полимер, образующий вышеуказанные подпротекторный слой 9 и беговую дорожку 10, включает, например, натуральный каучук (НК), бутадиеновый каучук (БК), бутадиен-стирольный каучук (БСК), полиизопреновый каучук (ИК), бутадиен-нитрильный каучук (БНК), хлоропреновый каучук (ХК) и т.п. Можно использовать один вид или не менее двух видов указанных каучуков.
2
Кроме того, диоксид кремния, добавляемый в подпротекторный слой 9 и беговую дорожку 10, не ограничен особым образом, но для улучшения усиливающего действия на каучук и обрабатываемости резины предпочтительно используют диоксид кремния с площадью поверхности, определяемой по адсорбции азота (метод БЭТ), от 150 до 250 м/г, и маслопоглощением по дибутилфталату (ДБФ) не менее 180 мл/100 г, обладающий коллоидными свойствами. Кроме того, в качестве силанового связующего агента, предпочтительно используют бис(триэтоксисилилпропил)тетрасульфид и альфа-меркаптпропилтриметоксисилан.
Чтобы существенно улучшить характеристику низкого сопротивления качению и характеристику сцепления с влажным дорожным покрытием, количество диоксида кремния в подпротекторном слое 9 и беговой дорожке 10 предпочтительно составляет не менее 30 мас.ч., более предпочтительно не менее 40 мас.ч., но предпочтительно не более 100 мас.ч., более предпочтительно не более 80 мас.ч., более предпочтительно не более 60 мас.ч. на 100 мас.ч. каучукового полимера.
Кроме того, в вышеуказанные подпротекторный слой 9 и беговую дорожку 10, дополнительно может быть добавлена сажа. Это является полезным при регулировании других свойств резины, таких как, например, эластичность резины и твердость резины. В данном случае количество сажи предпочтительно меньше, чем количество диоксида кремния, в частности не более 15 мас.ч., более предпочтительно не более 10 мас.ч. на 100 мас.ч. каучукового полимера. Введение сажи в количестве более 15 мас.ч. не является предпочтительным, поскольку значительно ухудшается сопротивление качению, и резина может становиться слишком твердой.
Вышеуказанный подпротекторный слой 9 расположен над слоем 7 кордов, армирующих протектор, и непрерывно проходит от одного края е1 протектора к другому краю е2 протектора, без разрывов. Подпротекторный слой 9 по настоящему воплощению имеет большую аксиальную ширину, чем слой 7 кордов, армирующих протектор, чтобы полностью покрывать слой 7 кордов, армирующих протектор. Таким образом, каждый аксиально-внешний конец 9а и 9b подпротекторного слоя 9 расположен аксиально снаружи края слоя 7 кордов, армирующих протектор, образуя, например, конусообразную форму, и соединен с резиной 3G боковины.
Хотя в вышеуказанном воплощении подпротекторный слой 9 имеет аксиальную ширину больше, чем слой 7 кордов, армирующих протектор, он также может быть сформирован меньше, чем слой кордов. Однако, когда ширина подпротекторного слоя 9 становится меньше, эффект подавления тепловыделения внутри резины 2G протектора может быть недостаточным. С этой точки зрения аксиальная ширина подпротекторного слоя 9 составляет приблизительно от 0,80 до 1,10 ширины (максимальной ширины) слоя 7 кордов, армирующих протектор, и этот слой предпочтительно формируют по существу равным по ширине слою 7 кордов, армирующих протектор.
Подпротекторный слой 9 по настоящему воплощению включает внутреннюю часть 9А слоя, расположенную внутри в радиальном направлении шины и имеющую по существу постоянную толщину, и внешнюю часть 9В, расположенную снаружи в радиальном направлении шины, имеющую толщину, постепенно снижающуюся от обоих концов к экватору С шины, по существу симметрично. Предпочтительно используют смесь, обладающую хорошими адгезионными свойствам, поскольку внутренняя часть 9А слоя расположена со стороны слоя 7 кордов, армирующих протектор, включающего стальные корды. Напротив, внешняя часть 9В расположена со стороны поверхности контакта с грунтом и имеет возможность контактировать с поверхностью дороги при износе. Таким образом, состав определяют с точки зрения износостойкости и т.п. Конечно, составы данных внутренней части 9А и внешней части 9В могут быть одинаковыми, и подпротекторный слой 9 может быть сформирован из каучука одного вида.
Вышеуказанная проводящая область 11 сформирована из электропроводящей резины. Предпочтительно такой резиной, например, является резиновая смесь, обогащенная углеродом, но она также может представлять собой, например, резиновую смесь, включающую в качестве замены углерода или вместе с углеродом электропроводящий порошок (например, металлический порошок) и т.п.
Проводящая область 11 покрывает радиально-внешнюю поверхность подпротекторного слоя 9, проходит в аксиальном направлении шины и выступает обоими концами 11а и 11b наружу от подпротекторного слоя 9. В настоящем воплощении каждый конец 11а и 11b проводящей области 11 соединен с резиной 3G боковины в качестве элемента шины, электрически соединенного с ободом J. Чтобы сохранять достаточный контакт между проводящей областью 11 и резиной 3G боковины, каждый конец 11а и 11b проводящей области 11 предпочтительно имеет длину выступа (а) от подпротекторного слоя 9, по меньшей мере, не менее 2 мм. Оба конца 11а и 11b проводящей области 11 могут быть соединены с покровной резиной слоя 6А каркаса вместо резины 3G боковины.
Кроме того, проводящая область 11, в меридиональном сечении шины, плавно выгнута наружу в радиальном направлении шины и наружная поверхность 11о в радиальном направлении шины выходит на поверхность 2 контакта с грунтом. Проводящая область 11 по настоящему воплощению сформирована как часть, изогнутая в виде дуги, содержащая вышеуказанную наружную часть 11о сверху.
Кроме того, проводящая область 11 по настоящему воплощению по существу симметрична относительно экватора С шины. Следовательно, наружная часть 11 о проводящей области 11 выходит на поверхность 2а контакта с грунтом на экваторе С шины. Кроме того, наружная часть 11о проходит по экватору С шины в продольном направлении шины. Согласно такому расположению наружная часть 11о, конечно, может контактировать с поверхностью дороги.
Вышеуказанная беговая дорожка 10 состоит из первой части 10А беговой дорожки, расположенной с одной стороны в аксиальном направлении, и второй части 10 В беговой дорожки, расположенной с другой стороны в аксиальном направлении наружной поверхности 11о проводящей области 11. В настоящем воплощении первая часть 10А беговой дорожки расположена со стороны одного края е1 протектора от экватора С шины (правой стороны, на Фиг.1), а вторая часть 10В беговой дорожки расположена со стороны другого края е2 протектора (левой стороны, на Фиг.1) от экватора С шины.
Аксиально-внешние концы 10Ао и 10Во частей 10А и 10В беговой дорожки расположены снаружи краев е1 и е2 протектора, в частности расположены снаружи аксиально-внешних концов 9а и 9b подпротекторного слоя соответственно. Другими словами, за исключением проводящей области 11 поверхность 2а контакта с грунтом сформирована из радиально-внешних поверхностей первой части 10А беговой дорожки и второй части 10В беговой дорожки. Кроме того, как показано на Фиг.2 крупным планом, каждая часть 10А и 10В беговой дорожки постепенно уменьшается по толщине к аксиально-внутреннему концу 10Ai или 10Bi.
Более того, первая часть 10А беговой дорожки и вторая часть 10В беговой дорожки по настоящему воплощению по существу симметричны относительно экватора С шины. Резина 2G протектора, включающая подпротекторный слой 9, проводящую область 11 и беговую дорожку 10, сформирована по существу симметрично относительно экватора С шины.
В пневматической шине 1 по настоящему воплощению, сформированной как указано выше, статическое электричество, накапливающееся в транспортном средстве, разряжается от наружной части 11о через обод J, резину 4G обжимной части, резину 4G боковины и проводящую область 11 к поверхности дороги. Это позволяет смягчить такие проблемы, как радиошум.
Чтобы достичь достаточного эффекта такой проводимости, как показано на Фиг.2 и Фиг.3(а), аксиальная ширина CW наружной части 11о проводящей области 11 предпочтительно составляет не менее 0,5 мм, более предпочтительно не менее 1,0 мм, еще более предпочтительно не менее 1,5 мм. Когда ширина CW наружной части 11о становится большой, могут ухудшаться важные для транспортного средства свойства резины 2G протектора, такие как характеристика на влажном дорожном покрытии и низкое сопротивление качению. С этой точки зрения указанная выше ширина CW предпочтительно составляет не более 20 мм, более предпочтительно, не более 10 мм, еще более предпочтительно, не более 5 мм. Также, чтобы достичь лучших характеристик контакта с грунтом наружной части 11о, наружная часть 11о может быть снабжена приподнятым участком, таким как наплыв резины, попадающий в вентиляционное отверстие формы и т.п. в ходе вулканизационного формования.
По той же причине толщина (te) (показанная на Фиг.2) проводящей области 11 предпочтительно составляет не менее 0,3 мм, более предпочтительно, не менее 0,5 мм; предпочтительно, не более 5 мм, более предпочтительно, не более 3 мм.
Кроме того, подпротекторный слой 9 резины 2G протектора проходит непрерывно, без разрывов, так что свойство низкого сопротивления качению не ухудшается. Более того, точность формовки резины 2G протектора улучшается, и значительно улучшается однородность шины. В частности, поскольку резина 2G протектора по существу симметрична относительно экватора С шины, жесткость резины 2G протектора может быть по существу одинаковой с обеих сторон экватора С шины. Следовательно, конусность может быть значительно снижена.
Кроме того, на Фиг.3(b) показано состояние износа резины 2G протектора. Вследствие износа резины 2G протектора, проводящая область настоящего воплощения исчезает с экватора С шины, и обнажается подпротекторный слой 9. Кроме того, с обеих внешних сторон подпротекторного слоя 9 может обнажаться одна (две в общей сумме) новая наружная часть 11on проводящей области, соответственно. Так как другой конец этих наружных частей 11 on соединен с резиной 3G боковины, вышеуказанный эффект проводимости может быть усилен и сохраняться в течение долгого времени.
На Фиг.4 представлено другое воплощение настоящего изобретения. В данном воплощении резина 2G протектора снабжена основными канавками, проходящими в продольном направлении шины, например парой внутренних основных канавок G1, расположенных с обеих сторон от экватора С шины, и внешними основными канавками G2, расположенными с внешней стороны от них. Каждая основная канавка G1 и G2 сформирована с помощью выступов для канавок протектора, обеспеченных в форме для вулканизации (не показана).
В ходе вулканизации шины в нижних частях основных канавок G1 и G2 проводящую область 11 также прессуют в радиальном направлении шины под давлением от указанных выше выступов. Однако между внутренними основными канавками G1 и G2 проводящая область 11 плавно выгибается наружу в радиальном направлении шины и сформирована как часть, изогнутая в виде дуги, содержащей вышеуказанную наружную часть 11о сверху. Следовательно, также и в данном воплощении можно получить вышеуказанный эффект проводимости.
В одном из воплощений данных пневматических шин 1 все элементы, составляющие резину 2G протектора, иначе говоря, подпротекторный слой 9, беговая дорожка 10 и проводящая область 11, сформированы ленточной слоистой структурой посредством намотки резиновой ленты 15 в виде полосы невулканизированной и небольшой по ширине, как показано на Фиг.5. Отметим, что вышеупомянутый термин «невулканизированная» означает состояние резины, при котором вулканизация полностью еще не завершена. Следовательно, невулканизированная резина включает резину, которая не более чем предварительно вулканизированная резина.
Указанная выше резиновая лента 15 представляет собой прямоугольную в поперечном сечении полосу шириной W большей, чем толщина (t). Ширина W и толщина (t) резиновой ленты не ограничены особым образом, но ширина W предпочтительно составляет от 5 до 50 мм, а толщина (t) предпочтительно составляет от примерно 0,5 до 3 мм. Когда ширина W резиновой ленты составляет менее 5 мм, или толщина (t) составляет менее 0,5 мм, резиновая лента может легко разрываться во время спиральной намотки и эффективность производства может ухудшаться вследствие увеличения числа витков. Когда ширина W резиновой ленты превосходит 50 мм или толщина (t) превосходит 3 мм, становится трудно получить точную форму поперечного сечения с помощью спиральной намотки.
На Фиг.6 и Фиг.7 показаны способы формирования резины протектора, выполняемой из такой резиновой ленты 14, в хронологическом порядке.
В способе формирования резины протектора, как показано на Фиг.6(а), снаружи формообразующего цилиндрического устройства F, на которое предварительно наматывают слой 7 кордов, армирующих протектор, спирально наматывают резиновую ленту 15А, которая является неэлектропроводящей благодаря обогащенному диоксидом кремния составу. Так осуществляют стадию формирования внутренней части 9А слоя подпротекторного слоя 9.
Более конкретно, на одном краю е1 протектора, начало 15As наматываемой резиновой ленты 15А закрепляют на формообразующем устройстве F, аксиально снаружи от слоя 7 кордов, армирующих протектор. После этого формообразующее устройство F вращают, и резиновая лента 15А перемещается к другому краю е2 протектора с заранее заданной скоростью. При таком расположении резиновая лента 15А спирально наматывается на формообразующем устройстве. При этом боковые края резиновой ленты 15А предпочтительно перекрывают друг друга. Дополнительно, конец 15Ае наматываемой резиновой ленты 15А закрепляют на формообразующем устройстве F в положении, расположенном над слоем 7 кордов, армирующих протектор, в аксиальном направлении шины. Так формируют внутреннюю часть 9А слоя, которая полностью покрывает слой 7 кордов, армирующих протектор.
Как показано на Фиг.6(b), внешнюю часть 9В подпротекторного слоя 9 формируют снаружи внутренней части 9А слоя в радиальном направлении шины. На данной стадии начало 15Bs наматываемой резиновой ленты 15В, обладающей неэлектропроводящим свойством смеси, обогащенной диоксидом кремния, закрепляют снаружи внутренней части 9А слоя в радиальном направлении шины и со стороны одного края е1 протектора. Таким образом, резиновую ленту 15В спирально наматывают по экватору С шины и в направлении к другому краю е2 протектора, направление намотки резиновой ленты изменяют на конце другого края е2 протектора, и намотку завершают в месте вышеуказанного начала 15Bs намотки. Другими словами, конец 15Ве наматываемой резиновой ленты 15В заканчивается и присоединен к началу 15Bs намотки. В течение этого времени, резиновую ленту 15В непрерывно наматывают. Также путем регулирования шага намотки резиновой ленты 15, толщину центральной области внешней части 9В слоя задают больше.
Во внешней части 9В слоя начало 15Bs и конец 15Ве наматываемой резиновой ленты 15В соответственно располагают в области Со короны, подвергаемой высокому давлению грунта, и накладывают друг на друга; таким образом, радиальное отклонение (здесь и далее называемое «РО») становится небольшим, и однородность улучшают, в частности, изменением радиальной силы (здесь и далее называемое «ИРС») при движении с большими скоростями. Следует отметить, что намотка резиновой ленты 15В не ограничена такими признаками и могут быть внесены различные изменения.
Как показано на Фиг.6(b), с помощью спиральной намотки резиновой ленты 15С, выполненной из электропроводящей резины, снаружи подпротекторного слоя осуществляют стадию формирования проводящей области 11. На данной стадии, например, со стороны другого края е2 протектора, начало 15Cs наматываемой резиновой ленты 15С закрепляют в положении снаружи поверх подпротекторного слоя 9, и направление спиральной намотки проходит в сторону одного края е1 протектора, и конец 15Се наматываемой ленты закрепляют в положении снаружи поверх подпротекторного слоя 9. И резиновую ленту 15С в настоящем воплощении предпочтительно наматывают без зазора на боковых краях резиновой ленты 15С, накладывая один на другой.
Как показано на Фиг.7(а), проводят стадию формирования вышеуказанной первой части 10А беговой дорожки. На этой стадии неэлектропроводящую резиновую ленту 15D, имеющую состав, обогащенный диоксидом кремния, наматывают снаружи проводящей области 11 в радиальном направлении шины и со стороны одного края е1 протектора, чтобы сформировать первую часть 10А беговой дорожки. В настоящем воплощении начало 15Ds наматываемой резиновой ленты 15D закрепляют в положении снаружи сверху внешнего конца проводящей области 11 со стороны одного края е1 протектора. Резиновую ленту 15D спирально наматывают с внутренней стороны в аксиальном направлении шины, направление намотки резиновой ленты изменяют перед экватором С шины и затем резиновую ленту 15D наматывают с внешней стороны в аксиальном направлении шины. Намотку заканчивают на вышеуказанном начале 15Ds наматываемой ленты. Другими словами, начало 15Ds и конец 15De наматываемой резиновой ленты 15D перекрывают друг на друга. В течение этого времени резиновая лента 15D остается непрерывной.
И после этого, как показано на Фиг.7(b), осуществляют стадию формирования вышеуказанной второй части 10В беговой дорожки. На данной стадии неэлектропроводящую резиновую ленту 15Е (очевидно, что состав данной резиновой ленты 15Е и состав резиновой ленты 15D первой части 10А беговой дорожки могут быть одинаковыми), обогащенную диоксидом кремния, наматывают с внешней стороны проводящей области 11 в радиальном направлении шины и со стороны другого края е2 протектора с образованием второй части 10В беговой дорожки. В настоящем воплощении начало 15Es наматываемой резиновой ленты 15Е закрепляют в положении снаружи сверху внешнего конца 10 проводящей области 11 со стороны другого края е2 протектора. Таким образом, резиновую ленту 15Е спирально наматывают с внутренней стороны в аксиальном направлении шины, направление намотки резиновой ленты изменяют перед экватором С шины и затем резиновую ленту 15Е наматывают с внешней стороны в аксиальном направлении шины. Намотку заканчивают на вышеуказанном начале 15Ds наматываемой ленты. Другими словами, конец 15Ее и конец 15Es наматываемой резиновой ленты 15Е перекрывают друг на друга.
Первую часть 10А беговой дорожки и вторую часть 15В беговой дорожки формируют по отдельности и обеспечивают открытую проводящую область 11. Кроме того, в настоящем воплощении первая часть 10А беговой дорожки и вторая часть 10В беговой дорожки по существу симметричны относительно экватора С шины. По этой причине первая часть 10А беговой дорожки и вторая часть 10В беговой дорожки имеют одинаковое число витков резиновой ленты, и такой же профиль и т.п. Таким образом, эффективность производства вышеуказанных частей 10А и 10В беговой дорожки улучшают.
В данных частях 10А и 10В беговой дорожки, таким же образом как во внешней части 9В подпротекторного слоя 9, начало 15Ds, начало 15Es, конец 15De и конец 15Ее наматываемой резиновой ленты 15 расположены, соответственно, предположительно в области Со короны, подвергающейся высокому давлению грунта и перекрывают друг на друга; таким образом, однородность улучшают.
С помощью способа формования резины протектора, описанного выше, резину 2G протектора выполняют совместно со слоем кордов 7, армирующих протектор. Таким образом, в соответствии с общепринятой практикой, сырую шину формуют путем наложения резины 2G протектора в области протектора каркаса 6 тороидальной формы, и посредством ее вулканизации получают пневматическую шину.
На Фиг.8 представлена схема, поясняющая направление намотки резиновой ленты 15 в каждой области относительно резины 2G протектора вышеуказанного воплощения; и на Фиг.9 показан вид поперечного сечения, взятого по линии А-А Фиг.6(b) в качестве примера. Следовательно, продольные концевые участки начала 15Bs и конца 15Ве наматываемой резиновой ленты выровнены. Это способствует улучшению однородности весовой балансировки в продольном направлении шины в каждой области резины, и однородность улучшается.
На Фиг.10 показано другое воплощение настоящего изобретения. В данном воплощении подпротекторный слой 9 и беговая дорожка 10 сформированы соединением резины 19, экструдированной с помощью червячного экструдера. В данном воплощении экструдированную резину 19 внутренней части 9А слоя наматывают с внешней стороны слоя 7 кордов, армирующих протектор, и экструдированную резину 19 внешней части 9В слоя наматывают с внешней стороны внутренней части 9А слоя соответственно. После этого на их внешней стороне формируют проводящую область 11 посредством намотки по меньшей мере одного слоя резинового листа 17, непрерывной в направлении ширины от вышеуказанного одного конца к другому концу и с помощью сращивания обоих аксиальных внешних краев. После этого на внешней стороне проводящей области 11 располагают части 10А и 10В беговой дорожки.
Также на Фиг.11 представлено еще одно воплощение настоящего изобретения. В данном воплощении применяют способ изготовления из экструдированной заготовки для проводящей области и подпротекторного слоя и способ изготовления с помощью спиральной намотки для беговой дорожки.
Несмотря на то, что конкретные предпочтительные воплощения пневматической шины и способ ее изготовления в настоящем описании изложены подробно, очевидно, что изобретение не ограничено вышеуказанными конкретными воплощениями и могут быть сделаны различные изменения.
ПРИМЕР
Были изготовлены пневматические шины (размер: 215/45R17), имеющие базовую конструкцию, представленную в таблице 1, и измеряли электрическое сопротивление и однородность каждой шины. В каждом примере неэлектропроводящую резину использовали для беговой дорожки и подпротекторного слоя, а электропроводящую резину использовали для проводящей области соответственно. Они были одинаковые по составу в каждом примере. Более того, шины были аналогичными, за исключением параметров, представленных в таблице 1. Применяли следующие методики испытаний.
Электрическое сопротивление шины
12
Как показано на Фиг.15, величина электрического сопротивления испытываемой шины и обода J в сборе измеряли в соответствии с методикой, установленной Японской ассоциацией производителей автомобильных шин (JATMA) с использованием измерительного устройства. Измерительное устройство включает металлическую пластину 21 (величина электрического сопротивления не более 100 м), поверхность которой полировали и которую размещали на изоляционной пластине 20 (величина электрического сопротивления не менее 10 Ом), электропроводящий вал 22, на который устанавливают шину для удерживания шины/обода в сборе, и прибор 23 для измерения электрического сопротивления. С поверхности каждой испытываемой шины 1 удаляли антиадгезив и загрязнения, и шину хорошо просушивали. Кроме того, соблюдали следующие условия:
Материал обода: изделие на основе алюминиевого сплава
Размер обода: 17×7J
Внутреннее давление: 200 кПа
Нагрузка: 5,3 кН
Температура окружающей среды при испытаниях (температура в лаборатории для испытаний): 25°С.
Влажность: 50%
3
16
Диапазон измерений прибора для измерения электрического сопротивления: от 1,0×10 до 1,3×10 Ом
Напряжение при испытаниях (прикладываемое напряжение): 1000 В.
Испытание выполняли следующим образом.
(1) испытываемую шину 1 устанавливали на обод для получения шины/обода в сборе. При этом в области контакта между ними использовали мыльную воду в качестве смазочного вещества.
(2) шину/обод в сборе выдерживали в лаборатории для испытаний в течение двух часов и закрепляли на валу 22 для установки шины.
(3) прикладывали вышеуказанную нагрузку к шине/ободу в сборе в течение 0,5 мин, после сброса нагрузки еще прикладывали нагрузку в течение 0,5 мин и после сброса нагрузки прикладывали нагрузку в течение 2 мин.
(4) Спустя 5 мин после приложения испытательного напряжения к шине измеряли величину электрического напряжения между валом 22 для установки шины и металлической пластиной 21 с помощью прибора 23 для измерения электрического сопротивления. Вышеуказанные измерения проводили в 4 точках, расположенных через 90 градусов в продольном направлении шины. Максимальную величину среди них принимали за величину электрического сопротивления (измеренную величину) шины Т.
Сопротивление качению
Сопротивление качению измеряли с использованием установки для испытания сопротивления качению при следующих условиях. Результаты представлены с помощью показателя, полученного на основе сравнительного примера 1, принятого за 100. Чем больше численное значение, тем меньше сопротивление качению и тем лучше результат.
Обод: 17×7J
Внутреннее давление: 200 кПа
Нагрузка: 4,7 кН
Скорость: 80 км/ч.
Однородность шины
В соответствии с условиями испытаний на однородность согласно JASO С607:2000 ИРС в каждой испытываемой шине измеряли при следующих условиях. Значения определяли как обратную величину от каждого ИРС и представили в виде показателя на основе сравнительного примера 1, принятого за 100. Чем больше численное значение, тем лучше результат.
Обод: 17×7J
Внутреннее давление: 200 кПа
Нагрузка: 4,08 кН
Скорость: 10 км/ч.
Результаты испытаний и т.п. представлены в таблице 1.
Из результатов испытаний очевидно, что шины согласно примерам по изобретению позволяют снизить электрическое сопротивление без ухудшения однородности шины.