ПНЕВМАТИЧЕСКАЯ ШИНА
AIR TIRE

Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к пневматической шине, имеющей проводящий резиновый слой, расположенный в той части протектора, которая в основном изготовлена из пенорезины.
Уровень техники
Обычно в большинстве случаев используется углеродная сажа в качестве упрочняющего наполнителя для шины. В последние годы усовершенствование экономии автомобильного топлива требует обращения к проблемам окружающей среды, и возникла необходимость уменьшить сопротивление качению. В ответ на появление этой необходимости была создана резина протектора с уменьшенным добавлением количества углеродной сажи, что привело к гистерезисным потерям и включению кремнезема в качестве упрочняющего наполнителя. При уменьшении добавления количества углеродной сажи, в то время как добавляется кремнезем, сопротивление качению уменьшается и тормозная сила на мокрой поверхности дороги (далее упоминается как «эффективность на мокрой поверхности») увеличивается. Однако резина протектора с добавлением кремнезема имеет более высокое электрическое сопротивление, чем резина протектора с добавлением только углеродной сажи, и накапливает статическое электричество, возникающее в связи с внутренним трением во время деформации резины.
Кроме того, пенорезина может использоваться для резины протектора, чтобы улучшить в большинстве случаев эффективность на ледяной поверхности в нешипованной шине, как показано в японской патентной заявке No. 62-283001, и может быть дополнительно добавлен светлый наполнитель для улучшения в ряде случаев эффективности на мокрой поверхности. Поскольку шина имеет в этом случае недостаточную проводимость, в части протектора расположен тонкий слой резины с высокой проводимостью, действующий как заземление для статического электричества, возникающего в шине, как показано в японской патентной заявке No. 10-81110, а в качестве проводящей резины использована так называемая невспененная резина, имеющая степень вспенивания ниже 2%.
Однако поскольку невспененная резина имеет более высокую износостойкость, чем пенорезина вообще, если невспененная резина используется в качестве проводящей резины, как указано выше, то только часть проводящей резины оставлена в качестве истираемой части протектора и неравномерное истирание возникает между невспененной резиной и пенорезиной.
Раскрытие изобретения
С учетом указанных выше фактов цель настоящего изобретения - улучшить неравномерное сопротивление износу в протекторной части в пневматической шине, имеющей проводящий резиновый слой на определенной части протектора.
В соответствии с одним аспектом настоящего изобретения предоставлена пневматическая шина, имеющая пенорезину в части протектора, там где в определенной части поверхности протектора расположен проводящий слой из пенорезины, имеющий объемное удельное сопротивление 10 Ом·см или менее и не включающий в себя светлый наполнитель.
В соответствии с указанным выше аспектом пенорезина имеется в части протектора, а проводящий слой из пенорезины расположен в определенной части поверхности протектора. В результате неравномерное истирание части протектора подавлено по сравнению со случаем, когда невспененная резина используется в качестве проводящей резины.
Если объемное удельное сопротивление проводящего слоя из пенорезины превышает 10 Ом·см, статическое электричество, накапливаемое в шине, не может быть достаточно разряжено при контакте с поверхностью дороги. Поэтому удельное сопротивление проводящего слоя из пенорезины должно предпочтительно составлять 10 Ом·см или менее.
Степень вспенивания проводящего слоя из пенорезины составляет, например, 2% или более.
В указанном выше аспекте степень вспенивания проводящего слоя из пенорезины может быть равна или больше, чем степень вспенивания пенорезины.
Обычно у проводящей резины, имеющей наполнитель из сажи, более высокая износостойкость, чем у протекторной резины, имеющей светлый наполнитель. Однако в пневматической шине, соответствующей этому аспекту, степень вспенивания проводящего слоя из пенорезины установлена выше относительно степени вспенивания пенорезины, и поэтому возможно подавить неравномерное истирание благодаря различию между износостойкостью проводящего слоя из пенорезины и другой резины протектора.
В указанном выше аспекте проводящий слой из пенорезины может быть расположен в виде полосы в периферийном направлении шины.
В пневматической шине, соответствующей указанному аспекту, проводящий слой из пенорезины расположен в периферийном направлении шины, и поэтому возможно подавить неравномерное истирание между проводящим слоем из пенорезины и другой резиной протектора в периферийном направлении шины.
В указанном выше аспекте часть протектора может иметь базовую структуру бегового слоя, включающую в себя часть бегового слоя на внешней стороне в радиальном направлении шины и базовую часть на внутренней стороне в радиальном направлении шины, причем невспененная резина предусмотрена в базовой части, а проводящий слой из пенорезины расположен в части бегового слоя и в контакте с базовой частью.
Если пенорезина с низкой проводимостью имеется в указанной части бегового слоя, а невспененная резина с высокой проводимостью (включающая, например, наполнитель из сажи) имеется в указанной базовой части в базовой структуре бегового слоя, то статическое электричество, накопленное в нижнем слое (в центральной части в радиальном направлении шины) указанной части протектора, перетекает к базовой части, но не может перетекать к поверхности протектора в связи с наличием части бегового слоя с низкой проводимостью (внешняя периферийная часть в радиальном направлении шины) выше базовой части и не разряжается при контакте с поверхностью дороги.
Однако поскольку проводящий слой из пенорезины расположен в части бегового слоя и этот проводящий слой из пенорезины находится в контакте с базовой частью, в пневматической шине, соответствующей указанному аспекту, статическое электричество, накопленное в шине, может перетекать с базовой части к поверхности протектора через проводящий слой из пенорезины и может быть разряжено при контакте с поверхностью дороги.
В указанном выше аспекте проводящий слой из пенорезины может простираться от базовой части в направлении поверхности протектора таким образом, что он является наклоненным в направлении ширины шины относительно направления, перпендикулярного к поверхности протектора.
В пневматической шине, соответствующей указанному аспекту, проводящий слой из пенорезины в указанной части протектора простирается не параллельно направлению, перпендикулярному поверхности протектора (направление нормали к поверхности протектора), а наклонно в направлении ширины шины. В результате проводящий слой из пенорезины в указанной части протектора занимает определенную зону в направлении ширины шины, как видно на виде сверху поверхности протектора, и имеется возможность подавить неравномерный износ благодаря различию между износостойкостью проводящего слоя из пенорезины и другой резины протектора в указанной части протектора.
Как указано выше, в соответствии с пневматической шиной согласно аспекту, указанному в настоящем изобретении, при использовании этой пневматической шины, имеющей проводящую резину, расположенную в определенной части протектора, может быть достигнут превосходный результат в деле улучшения неравномерной износостойкости в части протектора.
Краткое описание чертежей
Фиг.1 - поперечный разрез пневматической шины, в которой проводящий слой из пенорезины простирается в радиальном направлении этой шины.
Фиг.2 - поперечный разрез пневматической шины, в которой проводящий слой из пенорезины простирается наклонно относительно радиального направления шины.
Осуществление изобретения
Примерные варианты конструкции настоящего изобретения будут описаны на основе прилагаемых чертежей.
Первый вариант конструкции
Часть 12 протектора пневматической шины 10 в соответствии с настоящим вариантом конструкции, показанным на фиг.1, имеет так называемую базовую структуру бегового слоя, в которой часть 16 бегового слоя, образующая часть 12А поверхности протектора, лежит над внешним периферийным краем базовой части 18, образующей внутреннюю радиальную часть шины, а невспененная резина имеется в базовой части 18.
В части 16 бегового слоя, например, имеется пенорезина, в которой 50 частей на единицу веса или более светлого наполнителя добавлены на 100 частей на единицу веса резинового компонента пенорезины, имеющей степень вспенивания 2% или более. Может быть использован наполнитель, включающий 90% или более светлого наполнителя из всего количества наполнителя, хотя настоящее изобретение не ограничено этим. В качестве светлого наполнителя могут использоваться кремнезем, гидроксид алюминия или тому подобное. Часть 16 бегового слоя имеет более низкую проводимость, чем резина, включающая в себя 50 частей на единицу веса или менее светлого наполнителя.
Поскольку базовая часть 18 сделана из невспененной резины, она имеет более высокую жесткость, чем часть 16 бегового слоя. Кроме того, поскольку базовая часть 18 включает в себя наполнитель из сажи, она имеет высокую проводимость.
В части 16 бегового слоя расположен проводящий слой 14 из пенорезины, имеющий объемное удельное сопротивление 10 Ом·см или менее и не включающий в себя светлый наполнитель. При добавлении, например, наполнителя из сажи в проводящий слой 14 из пенорезины, объемное удельное сопротивление уменьшается.
Объемное удельное сопротивление проводящего слоя 14 из пенорезины должно составлять 10 Ом·см или менее, поскольку статическое электричество, накапливаемое в пневматической шине 10, не может быть достаточно разряжено при контакте с поверхностью дороги (не показано), если это объемное удельное сопротивление превышает 10 Ом·см.
Проводящий слой 14 из пенорезины имеет степень вспенивания 2% или более, что равно или более чем степень вспенивания резины 22 протектора (пенорезины), образующей определенную часть 16 бегового слоя и включающей в себя указанный проводящий слой 14 из пенорезины. Если эту пенорезину установить с отверждением, то степень вспенивания резины 22 протектора составит 23%, в то время как степень вспенивания проводящего слоя 14 из пенорезины составит 28%.
Проводящий слой 14 из пенорезины простирается в направлении, перпендикулярном поверхности 12А протектора (направление нормали к поверхности 12А протектора), в центре С1 шины и в части 16 бегового слоя, и этот слой непрерывно проходит в периферийном направлении шины. Проводящий слой 14 из пенорезины расположен таким образом, что его внутренняя сторона в радиальном направлении шины находится в контакте с базовой частью 18, а его внешняя сторона в радиальном направлении шины расположена на поверхности 12А протектора. Ширина проводящего слоя 14 из пенорезины в осевом направлении шины является небольшой и предпочтительно составляет от 0,5 до 3,0 мм. Расположение проводящего слоя 14 из пенорезины не ограничено указанным выше. Проводящий слой 14 из пенорезины не обязательно должен быть расположен в центре С1 шины, но он может быть расположен с промежутками в периферийном направлении шины.
В качестве компонента пенорезины, используемой для части 12 протектора, включающей проводящий слой 14 из пенорезины, предпочтителен полимер, имеющий температуру, при которой резина становится хрупкой, -60°С или менее, например полимер в виде натурального каучука, полиизопренового каучука, полибутадиенового каучука и бутилкаучука, смеси из двух или более этих полимеров или смеси, включающей в себя 40 частей на единицу веса или менее каучука в виде сополимера бутадиена и стирола, который содержит 30% или менее стирола. При использовании этих полимеров часть 12 протектора может сохранять достаточную эластичность резины даже при низкой температуре.
Средний диаметр ячейки закрытых ячеек пенорезины предпочтительно составляет от 1 до 120 мкм, а более предпочтительно от 10 до 120 мкм. Если же средний диаметр ячейки закрытых ячеек пенорезины меньше, чем 1 мкм, то не могут быть достигнуты упругость пенорезины при низкой температуре, а также эффект удаления тонкого слоя воды между протектором и поверхностью дороги и тому подобное. А если средний диаметр ячейки более 120 мкм, то износостойкость уменьшается, упругость пенорезины относительно деформации уменьшается, а также уменьшается так называемая усталостная прочность при остаточной деформации. При таком изготовлении ячеек трудно достигнуть устойчивых конфигураций по причине уменьшения эффективности остаточной деформации.
Степень вспенивания пенорезины предпочтительно должна находиться в диапазоне от 1 до 50%, а более предпочтительно - от 2 до 50%. Если степень вспенивания пенорезины ниже 1%, то эффективность на ледяной поверхности не улучшается. Если степень вспенивания пенорезины превышает 50%, то износостойкость уменьшается, упругость пенорезины относительно деформации уменьшается, а также уменьшается так называемая усталостная прочность при остаточной деформации. Кроме того, трудно достигнуть устойчивых конфигураций при изготовлении.
Эксплуатация
В пневматической шине 10 пенорезина предусмотрена в резине 22 протектора части 12 протектора, а проводящий слой 14 из пенорезины, использующий эту пенорезину, расположен в определенной части 12 протектора. В результате возможно подавить в части 12 протектора неравномерное истирание, являющееся проблемой в случае, если невспененная резина использована для проводящей резины.
Более конкретно, хотя проводящая резина, содержащая наполнитель из сажи, обычно имеет более высокую износостойкость, чем резина 22 протектора, содержащая светлый наполнитель, степень вспенивания проводящего слоя 14 из пенорезины установлена выше относительно степени вспенивания резины 22 протектора, и в результате возможно подавить неравномерное истирание благодаря различию между износостойкостью проводящего слоя 14 из пенорезины и другой резины 22 протектора.
Если пенорезина с низкой проводимостью имеется в части 16 бегового слоя, а невспененная резина с высокой проводимостью (включающая, например, наполнитель из сажи) имеется в базовой части 18 в базовой структуре бегового слоя, то статическое электричество, накопленное в нижнем слое (в центральной части в радиальном направлении шины) части 12 протектора, перетекает к базовой части 18, но не может перетекать к поверхности 12А протектора в связи с наличием части 16 бегового слоя с низкой проводимостью (внешняя периферийная часть в радиальном направлении шины) выше базовой части 18 и не разряжается при контакте с поверхностью дороги.
Однако поскольку проводящий слой 14 из пенорезины находится в контакте с базовой частью 18 с высокой проводимостью и расположен на поверхности 12А протектора, чтобы обеспечить траекторию разряда в пневматической шине 10, статическое электричество, накопленное в указанной шине, может перетекать с базовой части 18 к поверхности 12А протектора через проводящий слой 14 из пенорезины и может быть разряжено при контакте с поверхностью дороги.
Второй вариант конструкции
На фиг.2 в пневматической шине 20 в соответствии с настоящим изобретением проводящий слой 14 из пенорезины простирается от базовой части 18 в направлении поверхности 12А протектора таким образом, что он является наклоненным относительно направления, перпендикулярного поверхности 12А протектора (направление нормали к поверхности 12А протектора) в направлении ширины шины.
Поскольку другие части являются теми же, что и в первом варианте конструкции, одни и те же части имеют одинаковые отсылочные номера на соответствующем чертеже, что позволяет опустить описание соответствующих частей.
Эксплуатация
В пневматической шине 20 проводящий слой 14 из пенорезины в части 12 протектора простирается от базовой части 18 к поверхности 12А протектора не параллельно направлению, перпендикулярному поверхности 12А протектора (направление нормали к поверхности 12А протектора), а наклонно в направлении ширины шины. В результате проводящий слой 14 из пенорезины в части 12 протектора занимает определенную зону в направлении ширины шины, как видно на виде сверху поверхности 12А протектора, и имеется возможность подавить неравномерный износ благодаря различию между износостойкостью проводящего слоя 14 из пенорезины и другой резины 22 протектора. Эффект разряжения статического электричества тот же самый, что и в первом варианте конструкции.
Контрольный пример
При условиях, указанных в таблице 1, опытные образцы пневматических шин в соответствии с предыдущей технологией и с указанным вариантом конструкции были изготовлены и протестированы на объемное удельное сопротивление и на уровень неравномерного истирания.
Базовая структура каждой пневматической шины была такой, как показано на фиг.1, размер каждой шины был 195/65R15, был использован бандаж колеса 6J-15, а внутреннее давление составляло 210 кПа для каждого из передних и задних колес.
Объемное удельное сопротивление для шины измерялось в трех позициях на периферии шины, и оценка выводилась на основе самого большого его значения. Уровень неравномерного истирания оценивался на основе средней величины различий по высоте между проводящим слоем из пенорезины и резиной протектора на обеих сторонах проводящего слоя, измеренных в девяти позициях на периферии шины после установки пневматических шин на современных транспортных средствах и пробега 10000 км.
Таблица 1
Предыдущая технология
Пример
Базовая структура
фиг.1
←
Резина протектора
Внешний слой резины
Резина со степенью вспенивания 23%, 90 частей светлого наполнителя
←
Внутренний слой резины
Невспененная
←
Проводящий слой резины
Невспененная
Степень вспенивания: 28%
Объемное удельное сопротивление (Ом·см)
3,05×10
2,38×10
Уровень неравномерного истирания (мм)
0,5
0,05
Как показано в таблице 1, контрольным примером было подтверждено, что уровень неравномерного истирания в основном улучшен на 1/10 в этом примере, в то время как в этом примере сохраняется объемное удельное сопротивление, эквивалентное объемному удельному сопротивлению предыдущей технологии. Предполагается, что это происходит потому, что различие между износостойкостью проводящего слоя резины и резины протектора уменьшается при использовании пенорезины для проводящего слоя резины.
В соответствии с пневматической шиной согласно аспекту этого изобретения в пневматической шине, имеющей проводящую резину, расположенную в определенной части протектора, неравномерное истирание в связи с различием между износостойкостью проводящего слоя резины и другой резиной протектора может быть подавлено, а неравномерная износостойкость в соответствующей части протектора может быть улучшена путем установки более высокой степени вспенивания проводящей резины относительно другой резины протектора.