CN1753795B - 轮胎/车轮组装体 - Google Patents

Abstract

一种由轻金属制车轮而使簧下质量轻量化，同时使路面噪音的降低成为可能的轮胎/车轮组合体。它是在刚性指数α为35～65(1/rad)的轻金属制车轮上安装充气轮胎的轮胎/车轮组装体，将上述充气轮胎设为在带束层的端部设置加强层的构成。

Description

轮胎/车轮组装体

技术领域

本发明涉及轮胎/车轮组装体，更详细地说，涉及在使用轻金属制的车轮的同时可以实现降低路面噪音的轮胎/车轮组装体。

背景技术

如果使轿车的簧下质量(unsprung mass)轻量化，不但会提高乘坐舒适度，还有能够降低燃料消耗的效果。像这样的使簧下质量轻量化的最普通的方法是如日本特开2002-274103号公报所公开的那样，在车轮上使用轻金属制车轮。

但是，在用轻金属制车轮来使簧下质量轻量化的情况下，虽然该轻量化的比例越高越能够提高乘坐舒适度，但相反地车轮刚性也会下降，因此会有驾驶室内产生的噪音(路面噪音)渐渐地恶化的倾向。特别是频率300Hz左右的路面噪音会增加。从而，作为使用轻金属制车轮的情况下的课题，就涉及到怎样才能够降低上述频率300Hz左右的路面噪音。

发明内容

本发明的目的在于提供通过轻金属制车轮使簧下质量轻量化、同时还可以降低路面噪音的轮胎/车轮组装体。

为达成上述目的，本发明的轮胎/车轮组装体是将充气轮胎安装到刚性指数α为35～65(1/rad)的轻金属制车轮上的轮胎/车轮组装体，其特征在于将上述充气轮胎制成在带束层的端部配置加强层的构成。

如果将轻金属制车轮的刚性指数α轻量化到65(1/rad)以下的水平，轮胎的刚性也会降低。于是，由于车轮的刚性降低其固有频率也降低，因此，该固有频率就会成为接近普通的车轮构造的充气轮胎具有的模拟截面二次模式(疑似断面二次モ一ド)的固有频率(300Hz左右)的状态。从而，上述轻金属制车轮与行驶中的充气轮胎所产生的300Hz左右的振动共振，由该共振产生的振动通过车轴传到驾驶室内，通过使驾驶室共振而产生300Hz左右的路面噪音。

然而，根据本发明的轮胎/车轮组装体，可以使安装到轻金属制车轮上的充气轮胎，通过在轮胎带束层端部设置加强层来使轴肩部的刚性增大，因此可以增大该轴肩部区域的固有频率，使之成为从上述轻金属制车轮的固有频率偏离的状态。因此，相对于充气轮胎的振动，轻金属制车轮不再共振，不会将300Hz左右的振动传到驾驶室，因此可以使由驾驶室的共振引起的路面噪音消失。

附图说明

图1是表示由本发明的实施方式制成的轮胎/车轮组装体的主要部分的子午线半剖面图。

图2是表示由本发明的其他实施方式制成的轮胎/车轮组装体的主要部分的子午线半剖面图。

图3是说明车轮的刚性指数α的测定方法的说明图。

图4是轮胎/车轮组装体的持久性实验装置的说明图。

具体实施方式

本发明的轮胎/车轮组装体，对车轮使用轻金属制车轮。并且，其特征在于，使用将该轻金属制车轮的刚性指数α大幅度地轻量化到35～65(1/rad)、优选为40～50(1/rad)的范围的车轮。

由于像这样地将车轮刚性大幅度地降低为刚性指数α处于35～65(1/rad)的范围内，因此乘坐舒适性与以往的钢质车轮相比大幅度地提高，并且降低了燃料费用。如果车轮的刚性指数α比65(1/rad)还大，就会无法得到如上述的乘坐舒适性的提高。另外，如果车轮的刚性指数α比35(1/rad)小，车轮的持久性就会降低，难以提供给实际使用。

在本发明中，作为构成车轮的轻金属，只要是满足上述刚性指数α的范围的即可，没有特殊限定。一般优选使用铝或其合金。作为铝以外的轻金属，可以使用镁、钛或他们的合金等。

在本发明中规定车轮的刚性的所谓刚性指数α，指的是如下述那样所测定的特征值。

如图3所示，由连接具31将轻金属制车轮1的内侧法兰部1f相对于固定座30固定，同时，在该车轮1的圆盘1d上以轴心与其相一致的方式固定负载臂32。然后，在负载臂32的后端部，在从圆盘面离开距离S的位置悬挂重物33来施加力F(kN)，求出此时产生的位移δ。

另外，这里所谓内侧法兰部1f，指的是在将车轮安装到车辆上时，与该车辆侧相对的一边的法兰部。另外，这里所施加的力F(kN)，指的是与适用于该车轮的轿车用轮胎的最大负载能力相对应的载荷中的最大值(根据日本汽车轮胎协会规格的规定)。不过，在以限定的车辆为对象的时候，是这些车辆的静止时车轮反作用力中的最大值。

根据上述位移δ的测定结果，通过下面的(1)式求出车轮刚性K(＝负载的扭矩/位移角)。负载的扭矩(kN·m)由F×S给出，另外位移角(rad)由δ/S给出。

K＝FS²/δ(kN·m/rad)                                (1)

接下来，将上述车轮刚性K，如下述(3)式的那样除以由下述(2)式所求出的弯曲扭矩M，从而算出刚性指数α。

M＝Sm×F×(μ×r-d)(kN·m)                          (2)

α＝K/M(1/rad)                                      (3)

另外，在上述(2)式中；

Sm为系数，为1.5。作为同等或者在其以上的实验条件，车轮的轻金属材料是在JIS H4000“铝及铝合金的板条状材料”中所规定的合金编号5000号的合金，在镁的含有量为3％或其以下的合金的时候为1.8，在是铸锻造材料的铝合金的时候为2.0。

μ为轮胎与路面之间的摩擦系数，为0.7。

r(m)是适用于该车轮的轿车用轮胎的静止的载荷半径之中的最大值(根据日本汽车轮胎协会规格的规定)。然而，在限定使用的情况下，取为在这些车辆中所指定的轿车用轮胎的静止的载荷半径中的最大值。

另外，d(m)是该车轮的向车辆的安装面与轮辋中心线之间的距离。

另一方面，对于在本发明的轮胎/车轮组装体中所装设的充气轮胎，使用在轮胎胎体层的外圆周、在沿着轮胎圆周方向设置的带束层的端部配置有加强层的轮胎。

这样的充气轮胎，由于在带束层端部设置加强层从而轴肩部的刚性提高，通过其刚性的提高从而轮胎的固有频率成为比通常构造的充气轮胎还要高的状态。另一方面，轻金属制车轮一方，由于轻量化而刚性降低，作为其结果，轻金属制车轮的固有频率成为接近于通常构造的充气轮胎所具有的固有频率(300Hz左右)的状态。

从而，如果充气轮胎保持一般的通常构造不变，在行驶中在驾驶室内就会产生频率300Hz左右的振动。但是，本发明中所使用的充气轮胎如上述那样固有频率比通常构造的轮胎增大，因此成为从轻金属制车轮的固有频率偏离的状态。因此，轻金属制车轮不会与轮胎的振动产生共振，在驾驶室内不会产生频率300Hz左右的路面噪音。

在本发明中在充气轮胎中所使用的加强层，只要是设置在带束层的端部，带束层的内侧、外侧或者层间的任意一个地方都可以。但是，优选为在带束层的内侧以夹在该带束层与轮胎胎体层之间的方式设置。另外，加强层不需要其全部宽度都重叠在带束层上，其一部分也可以向最大宽度的带束层(内径侧的带束层)的外侧延长。优选地，在以最大宽度的带束层的端部为起点，从该起点向带束层内侧5mm、向带束层外侧10mm的范围内跨越。

加强层的构造没有特别的限定，优选为由加强帘线和覆盖加强帘线的覆盖橡胶构成。作为加强帘线，可以使用尼龙纤维、聚酯纤维、聚乙烯咔唑纤维、芳香族聚酰胺纤维等帘线。其中，特别优选高弹性模量的芳香族聚酰胺纤维线。覆盖橡胶优选高弹性模量的橡胶，特别是tanδ在0.15～0.25的范围的橡胶为好。特别是如果使用将tanδ在上述范围内的覆盖橡胶和芳香族聚酰胺纤维线组合的加强层，就能够进一步增加轴肩部的刚性。另外，这里的tanδ，指的是在温度60℃、初始变形10％、振幅±2％、频率20Hz的测定条件下所测定的值。

加强帘线的缠绕角度可以是任意的，但是在尼龙、聚酯、聚乙烯咔唑等的低弹性模量线的情况下，优选为相对于轮胎圆周方向、以大致0°的角度缠绕成螺旋状。另外，在高弹性模量的芳香族聚酰胺纤维线的情况下，优选为相对于轮胎圆周方向、在大于0°小于或等于15°的范围内缠绕成螺旋状。

图1是表示由本发明的实施方式构成的轮胎/车轮组装体(车轮)的主要部分的子午线剖面图。

轮胎/车轮组装体，将充气轮胎2安装到车轮1的轮辋1r上而构成。车轮1是铝合金等的轻金属制的，并且使其低刚性化到刚性指数α在35～65(1/rad)的范围内，使其大幅度地轻量化。通过像这样地使车轮低刚性化，从而大幅度地使乘坐舒适性提高。

充气轮胎2具有将轮胎胎体帘线以相对于轮胎圆周方向大致90°的帘线角度排列的轮胎胎体层3。该轮胎胎体层3以如下方式形成，即，从胎面4经过左右的侧壁部5、5到达胎圈部6、6，在胎圈填充心7、7的周围使两端部从内侧向外侧折返。在轮胎胎体层3的外周侧，设置有由钢丝帘线形成的2层的带束层8，并使得在层间其帘线互相交叉。在该带束层8的两端部，分别在其与轮胎胎体层4之间以夹持的方式设置有加强层9。

加强层9通过如上述那样设置来使轴肩部的刚性上升，通过该轴肩部的刚性的上升而使固有频率增大。从而，充气轮胎的固有频率成为远偏离于轻金属制车轮1的固有频率的状态，轻金属制车轮1不会与充气轮胎2从路面获得的振动共振。因此，振动不会经由车轮1及车轴传递到驾驶室，在驾驶室内不会产生300Hz左右的路面噪音。

另外，在图1的实施方式的情况下，是将加强层9以在最内径侧的带束层8的内侧、夹持在该带束层与轮胎胎体层3之间的方式设置，但是也可以如图2的实施方式那样，将其设置在带束层的端部的外周侧。另外，图未示，但是也可以以插入两层带束层8之间的方式来设置。

下面，通过实施例具体说明本发明，下述的实施例是为了例示而表示的例子，并不是作为限定地解释本发明的例子来使用。

实施例1～4、比较例1～8

在轮胎尺寸为195/60R15，由聚酯帘线构成轮胎胎体层、由钢丝帘线构成带束层这些点设为相同，制作在带束层两端部的外周侧如图2所示的那样设有加强层的充气轮胎A，和没有设置加强层的充气轮胎B，所述的加强层是将尼龙纤维帘线在轮胎圆周方向上以大致0°形成螺旋卷状，并且由tanδ为0.18的覆盖橡胶覆盖而形成的加强层。

另一方面，准备在轮辋尺寸为61/2JJ×15的方面相同，在构成材料、刚性指数α及质量如表1所示那样不同的7种车轮a～g。另外，在表1中，车轮的质量是用将钢制车轮a的质量作为100的指数来表示的。

                        表1

车轮	构成材料	刚性指数α(1/rad)	质量(指数)
				a	钢	72	100
b	铝合金	65	92
				c	铝合金	55	86
d	铝合金	50	80
				e	铝合金	40	71
f	铝合金	30	68
				g	铝合金	25	65

通过分别将上述充气轮胎A和B安装在上述7种车轮a～g上，组装出由表2所示的组合形成的13种轮胎/车轮组装体(车轮)(实施例1～4、以往例、比较例1～8)。

在上述13种轮胎/车轮组装体中，分别通过下述的实验方法进行乘坐舒适性、路面噪音、持久性的测定，得到了表2所示的结果。

[乘坐舒适性]

在实验车轮(轮胎/车轮组装体)中填充空气压力200kPa，安装到搭载了排量2.5升的引擎的轿车上，通过5名试验驾驶员，根据感觉来评价在试行驶一圈2.5km的试验路线时的驾驶舒适性。评价分数以以往例为3分而作为基准，用相对于该基准的差来表示。

[路面噪音]

在实验车轮中填充空气压力200kPa，安装到与驾驶舒适性的测定相同的车辆上，同时在驾驶席的后部设置传感器，在试行驶同样的试验路线的时候，测定频率200～315Hz的噪音的全部值(dB)。

[持久性]

如图4所示，将轮胎/车轮组装体的空气压力设为240kPa，在车轴上负载载荷W＝13.7kN压接到驱动圆筒40上，在使该驱动圆筒40旋转100万次时，通过在该期间内车轮是否产生破损来评价持久性。

○：无破损    ×：有破损

       表2

	车轮	轮胎	乘座舒适性	路面噪音(dB)	持久性
						以往例	a	B	基准(3)	基准	○
比较例1	b	B	○(3.1)	+0.5	○
						比较例2	c	B	○(3.3)	+0.9	○
比较例3	d	B	◎(3.5)	+1.5	○
						比较例4	e	B	◎(3.5)	+1.6	○
比较例5	f	B	◎(3.6)	+1.6	○
						比较例6	g	B	◎(3.7)	+1.9	○
实施例1	b	A	○(3.1)	-0.3	○
						实施例2	c	A	○(3.3)	-0.3	○
实施例3	d	A	◎(3.5)	-0.2	○
						实施例4	e	A	◎(3.5)	-0.2	○
实施例7	F	A	◎(3.6)	-0.1	○
						实施例8	G	A	◎(3.7)	-0.1	×

实施例5～7

制作一种在实施例3的轮胎/车轮组装体中，除了更换为将尼龙纤维帘线的加强层的位置如图1那样地变更配置在内径侧的带束层和轮胎胎体层之间的充气轮胎C以外，其余皆与实施例3相同构成的轮胎/车轮组装体(实施例5)。

另外，分别制作同样在实施例3的轮胎/车轮组装体中，除了更换为将加强层的尼龙纤维帘线变换为芳香族聚酰胺纤维帘线、同时将覆盖橡胶取为tanδ为0.15的橡胶的充气轮胎D以外，与实施例3相同构成的轮胎/车轮组装体(实施例6)，和除了更换为将加强层的尼龙纤维帘线变换为芳香族聚酰胺纤维帘线、同时将覆盖橡胶取为tanδ为0.25的橡胶的充气轮胎E以外，与实施例3相同构成的轮胎/车轮组装体(实施例7)。

对于这3种轮胎/车轮组装体，将通过与上述相同的测定方法测定乘坐舒适性、路面噪音及持久性的结果在表3中表示。

                          表3

	车轮	轮胎	乘座舒适性	路面噪音(dB)	持久性
						实施例5	d	C	◎(3.5)	-0.5	○
实施例6	d	D	◎(3.5)	-0.8	○
						实施例7	d	E	◎(3.5)	-1.1	○

Claims (5)

1.一种轮胎/车轮组装体，它是将充气轮胎安装在刚性指数α为35～65(1/rad)的轻金属制车轮上的轮胎/车轮组装体，将上述充气轮胎设为在带束层的端部配置加强层的结构，上述加强层是由芳香族聚酰胺纤维帘线和tanδ为0.15～0.25的覆盖橡胶构成的，所述tanδ指的是在温度60℃、初始变形10％、振幅±2％、频率20Hz的测定条件下所测定的值。

2.如权利要求1所述的轮胎/车轮组装体，其中，将上述加强层插入上述带束层和轮胎胎体层之间。

3.如权利要求1所述的轮胎/车轮组装体，其中，上述加强层是将芳香族聚酰胺纤维帘线相对于轮胎圆周方向以大于0°小于或等于15°的角度缠绕成螺旋状而形成的。

4.如权利要求1或2所述的轮胎/车轮组装体，其中，将上述加强层配置为横跨在以上述带束层最大宽度的端部为起点从该起点向带束层内侧5mm、向带束层外侧10mm的范围内。

5.如权利要求1或2所述的轮胎/车轮组装体，其中，上述车轮是铝或铝合金制的。

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