近年来，在子午线轮胎中，提出了一种用于在车辆高速行驶时抑制带束层运动(例如，隆起等)的技术，并且通过在带束层与胎面橡胶之间提供冠带层而因此改善了操纵稳定性，所述冠带层是通过将冠带帘线设置成基本上平行于轮胎的周向而制成。例如，下面的专利文献1提出了所谓的组合冠带，其中冠带层包括位于靠近带束层边缘的一对侧部部分以及位于侧部部分之间的中心部分，并且，设置在侧部部分中的冠带帘线的模量大于中心部分的冠带帘线的模量。
专利文献1：日本未经审查的专利申请公开No.2005-263137。

本发明的发明人进一步研究了关于包括这种组合冠带的充气轮胎。因此发现，通过与冠带帘线模量相关地改变胎面橡胶的硬度，可以在不使操纵稳定性劣化的情况下改善乘坐舒适性和道路噪声性能。
也就是说，本发明是基于：在由高模量帘线制成的胎肩冠带帘布层的径向外侧设置覆盖带束层的两个端部部分的软橡胶材料，并且在由低模量帘线制成的胎冠冠带帘布层的径向外侧设置覆盖带束层的中心部分的硬橡胶材料。因而，本发明的目的是提供一种充气轮胎、特别是一种用于客车的充气轮胎，其能够在不使操纵稳定性劣化的情况下改善乘坐舒适性和道路噪声性能。
用于解决问题的手段
本发明的特征在于：一种充气轮胎，其包括
环面状的胎体，所述胎体从胎面部分经过每个胎侧部分延伸至每个胎圈部分中的胎圈芯，
带束层，所述带束层由至少两个带束帘布层制成，所述至少两个带束帘布层设置在胎体的径向外侧并位于胎面的内侧、并且具有相对于轮胎赤道线成15至40度的角度设置的带束帘线，
冠带层，所述冠带层由冠带帘布层制成，所述冠带帘布层设置在带束层的径向外侧并且具有相对于轮胎的周向成不大于5度的角度设置的冠带帘线，和
胎面橡胶，所述胎面橡胶设置在冠带层的径向外侧；其中
冠带帘布层是通过沿轮胎的宽度方向设置如下的冠带帘布层而形成：
胎冠冠带帘布层，所述胎冠冠带帘布层覆盖带束层的中心部分并且由用于冠带帘线的低模量帘线制成，和
一对胎肩冠带帘布层，所述一对胎肩冠带帘布层覆盖带束层的两个端部部分并且由与上述低模量帘线相比具有较高模量的用于冠带帘线的高模量帘线制成，并且
胎面橡胶包括
胎冠橡胶部分，所述胎冠橡胶部分由硬橡胶材料制成并且设置在胎冠冠带帘布层的径向外侧，和
胎肩橡胶部分，所述胎肩橡胶部分由与胎冠部分相比较软的橡胶材料制成并且设置在每个胎肩冠带帘布层的径向外侧。
冠带帘线的模量的含义与JIS(日本工业标准)L1017的“化纤轮胎帘子线试验方法”的第8.8条中描述的“初始抗拉强度”相同。初始抗拉强度的试验条件如下，并且采用十次试验结果的平均值：
试验机器：INTESCO有限公司生产的2005型材料试验机
试验温度：20摄氏度
试验湿度：65％
夹紧部分之间的试验材料件的长度：250mm
试验速度：300mm/分钟
橡胶的硬度意指在23摄氏度的环境下利用根据JIS K6253中得知的JIS A-型硬度计所测量的A-型硬度计硬度。
在此说明书中，除非另外指出，否则轮胎各部分的测量是通过安装在标准轮辋(未示出)上、处于未加载的标准状态下并充气到标准压力的轮胎来确定。“标准轮辋”是设计轮辋，其可以是通过标准组织官方认可的用于轮胎的轮辋，即，JATMA(日本车辆轮胎制造商协会)中的“标准轮辋(standard rim)”、TRA(美国轮胎轮辋协会)中的“设计轮辋(designrim)”、ETRTO(欧洲轮胎轮辋技术组织)中的“测量轮辋(measuring rim)”等。标准压力是官方认可的用于轮胎的压力，例如，JATMA中的“最大气压(maximum air pressure)”、ETRTO中的“充气压力(inflationpressure)”、TRA中的“不同冷充气压力下的轮胎负载极限(Tire LoadLimits at Various Cold Inflation Pressures)”表中给出的最大压力等。然而，在轿车轮胎的情况下，采用180kPa作为标准压力。
发明效果
在本发明的充气轮胎中，通过：
设置在带束层的两个端部的径向外侧并且由难以变形的高模量帘线制成的胎肩冠带帘布层，以及
设置在胎面部分的中心部分的硬的胎冠橡胶部分，
可以防止转向稳定性劣化。
通过：
设置在带束层的中心部分的径向外侧并且由可变形的低模量帘线制成的胎冠冠带帘布层，以及
设置在上述胎肩冠带帘布层的径向外侧的软的胎肩橡胶部分，
可以改善乘坐舒适性和噪声性能。
此外分别地，在上述低模量帘线的外侧设置有硬质橡胶，在高模量帘线的外侧设置有软质橡胶。例如，这样有助于防止沿胎面的宽度方向产生大的刚度差，因此，在直线行驶和转弯过程中适度均衡地改善了转向稳定性、乘坐舒适性以及噪声性能。此外，在整个胎面部分的刚度平衡得到调节，于是当轮胎受到外力时，可以响应变形而灵活地移动同时改善其性能，即，可以改善所谓的瞬时特性。
附图说明
图1是示出本发明实施方式的充气轮胎的横截面图。
图2是其胎面部分的展开图。
图3是图1中所示的胎面部分的局部放大图。
图4是本发明另一实施方式的胎面部分的局部放大图。
图5是说明用于制造胎面橡胶的方法的横截面图。
附图标记说明
1   充气轮胎
2   胎面部分
2G  胎面橡胶
2C  胎冠橡胶部分
2S  胎肩橡胶部分
3   胎侧部分
4   胎圈部分
5   胎圈芯
6   胎体
7   带束层
9   帘布层
9A  冠带帘布层
9C  胎冠冠带帘布层
9S  胎肩冠带帘布层
9Y1 低模量帘线
9Y2 高模量帘线

现在，将在下文中基于附图描述本发明的实施方式。图1示出了在本实施方式的充气轮胎的标准充气的情况下轮胎子午线截面右侧的包括轮胎轴线的横截面图。图2是胎面部分的展开图(部分横截面图)。
本实施方式的充气轮胎1是用于轿车的无内胎轮胎并具有：环面状的胎体6，其从胎面部分2经过胎侧部分3延伸至每个胎圈部分4中的胎圈芯5；带束层7，其设置在胎体6的径向外侧并设置在胎面部分2内；冠带层9，其设置在带束层7的径向外侧；以及胎面橡胶2G，其设置在冠带层9的径向外侧。
上述胎体6包括至少一个胎体帘布层，在该示例中为两个胎体帘布层6A和6B。胎体帘布层6A和6B是由在胎体帘线上覆盖有薄的顶覆橡胶的帘线帘布层制成。如图2所示，例如，胎体帘线6Y设置成相对于轮胎赤道线C成60至90度的角度。上述胎体帘线6Y的材料的优选示例是诸如聚酯、尼龙、人造纤维以及芳族聚酰胺的有机纤维；然而，取决于轮胎的种类还可以采用钢丝帘线。
上述的胎体帘布层6A和6B分别具有：环面状的主体部分6a，所述主体部分6a从胎面部分2经过过胎侧部分3延伸至胎圈部分4中的胎圈芯5；以及反包部分6b，所述反包部分6b从上述主体部分6a径向地向外延伸，并且围绕胎圈芯5从轴向内侧向轴向外侧反包。在主体部分6a和反包部分6b之间存在胎圈三角胶8，其由硬质橡胶制成并且以渐缩的方式从胎圈芯5径向向外延伸。
上述带束层7由至少两个带束帘布层制成，其中，带束帘线7Y设置成相对于轮胎赤道线C例如成15至40度的小角度。本实施方式的带束层7由两个带束帘布层——径向内侧带束帘布层7A和径向外侧带束帘布层7B——制成。帘线以不同的定向交叠，以致在各帘布层中的带束帘线7Y相互交叉。对于带束帘线7Y的材料，采用钢丝帘线；然而，根据需要还可以采用诸如芳族聚酰胺、人造纤维等高弹性的有机纤维。同时，在本实施方式中，径向内侧带束帘布层7A在宽度上大于外侧带束帘布层7B；因此，在本实施方式中，内侧带束帘布层7A的端部决定了带束层7的轴向外侧端部7e。
如图1和2所示，本实施方式的冠带层9包括单个冠带帘布层9A。冠带帘布层9A的宽度中心位于轮胎赤道线C上，并且冠带帘布层9A具有与带束层7基本上相同的宽度BW。因而，带束层7的几乎所有部分都被冠带层9覆盖。
上述冠带帘布层9A包括胎冠冠带帘布层9C和一对胎肩冠带帘布层9S、9S，所述胎冠冠带帘布层覆盖带束层7的中心部分，所述一对胎肩冠带帘布层设置在该胎冠冠带帘布层9C的两侧并且覆盖带束层7的两个端部部分。同时，帘布层9C和9S以其间没有空隙的方式基本上相互邻接。
上述胎冠冠带帘布层9C由具有低模量的低模量帘线9Y1制成，所述低模量帘线9Y1设置成相对于轮胎周向成不大于5度的角度。胎肩冠带帘布层9S由与低模量帘线9Y1相比具有较高模量的高模量帘线9Y2制成，所述高模量帘线9Y2设置成相对于轮胎周向成不大于5度的角度。
通常，当直线行驶时，主要是胎面部分2的中心部分以较大的压力接触地面。因此，为带束层7的中心部分覆盖可变形的低模量帘线9Y1，使得可以削弱胎面部分2的中心部分的限制并且可以相对灵活地变形。这样有助于提高上述中心部分的减震性能，并且有助于改善乘坐舒适性。
同时，因为当高速行驶时带束层7的两个端部部分会发生隆起等，所以带束层7的两个端部部分是不稳定的。在本发明中，带束层7的两个端部部分通过难以变形的高模量帘线9Y2而受到限制。因此，可以减少带束层7的两个端部部分的平面内变形，由此极大地改善了转弯时的横向力并提高了操纵稳定性。此外，这样可以改善耐高速行驶性能并降低道路噪声。
此处，上述胎冠冠带帘布层9C的轴向宽度CW优选地不小于带束层宽度BW的60％、更优选地不小于70％——但不构成限制，以改善上述的乘坐舒适性。当胎冠冠带帘布层9C的轴向宽度CW过大时，胎肩冠带帘布层9S的宽度SW变小。因此，不能期望在操纵稳定性和高速耐久性方面的充分改善。基于此方面，胎冠冠带帘布层9C的宽度CW的上限优选地不大于带束层7的宽度BW的90％、更优选地不大于80％。此外，期望每个胎肩冠带帘布层9S的宽度SW是通过将带束层7的宽度BW减去胎冠冠带帘布层9C的宽度CW所得到的剩余宽度的一半来确定。
优选地，上述的冠带帘布层9C和9S分别通过沿轮胎的周向螺旋地缠绕低模量帘线9Y1和高模量帘线9Y2而形成。这样的冠带帘布层因为其没有接缝而因此是优选的，由此改善了轮胎的均匀性并且减少了行驶过程中的振动等。在此情况下，各个冠带帘线可以一个接一个地缠绕，但是优选地将平行设置并嵌入顶覆橡胶中的多个冠带帘线的成条带状的带状帘布层缠绕在带束层7的外侧上。
优选地，低模量的帘线9Y1的模量m1优选地不大于50cN/dtex、更优选地不大于30cN/dtex——但不构成限制，因为当其过大时乘坐舒适性将难以得到改善。当低模量帘线9Y1的模量m1过小时，操纵稳定性可能显著降低；因此，其优选地不小于10cN/dtex、更优选地不小于15cN/dtex。
另外，如对高模量帘线9Y2的模量m2不进行限制，当模量过小时，无法充分地减少带束层7的两个端部部分的运动，这样有可能导致操纵稳定性改善效果以及道路噪声减小效果的降低。基于此观点，模量m2优选地不小于30cN/dtex、更优选地不小于40cN/dtex。当高模量帘线9Y2的模量m2过大时，这样可能导致行驶过程中的乘坐舒适性劣化；因此，其优选地不大于100cN/dtex、更优选地不大于90cN/dtex。
此外，如不进行限制，当高模量帘线9Y2的模量m2与低模量帘线9Y1的模量m1之间的比值m2/m1过小时，这样可能导致操纵稳定性改善效果以及道路噪声减小效果的降低。基于此观点，比值m2/m1优选地不小于1.5、更优选地不小于2.0、进一步更优选地不小于2.5。当模量比值m2/m1过大时，可能在胎冠冠带帘布层9C与胎肩冠带帘布层9S之间的接合处E2存在较大的刚性间隙，由此因为在该部分处的应变集中而劣化了轮胎的耐久性。基于此观点，模量比值m2/m1的上限优选地不大于10.0、更优选地不大于7.0、更加优选地不大于6.0、进一步更优选地不大于5.0。
对于上述低模量帘线9Y1和高模量帘线9Y2，优选地可以任意组合使用诸如尼龙、聚酯、维尼纶、聚萘二酸乙二醇酯(PEN，polyethylenenaphtalate)或芳族聚酰胺的有机纤维帘线。更优选地对于低模量帘线9Y1，可以采用尼龙、聚酯或维尼纶。对于高模量帘线9Y2，更优选地可以采用聚萘二酸乙二醇酯(PEN)或芳族聚酰胺。然而，不必多言，这些组合不受到限制，并且，还可以采用由上述纤维等的复合物制成的复合帘线。同时，上述模量可以根据纤维材料和长丝的捻度的变化而进行调整。
本实施方式的冠带帘布层9C在低模量帘线9Y1和高模量帘线9Y2部分具有基本上不变的根数(每5cm帘布层宽度的帘线数)。也就是说，胎冠冠带帘布层9C和胎肩冠带帘布层9S具有相同的冠带帘线根数。根数不受限制，但是优选地不小于30、更优选地不小于40；并且，优选地不大于80、更优选地不大于60。
上述胎面橡胶2G包括：
胎冠橡胶部分2C，其沿着轮胎的径向设置在胎冠冠带帘布层9C的径向外侧，以及
胎肩橡胶部分2S，其设置在该胎冠橡胶部分2C的两侧并且位于每个胎肩冠带帘布层9S的径向外侧，
其中它们沿宽度方向相互连接。同时，图1只示出了右半部分；然而，如图2所示，橡胶部分相对于轮胎赤道线C基本上对称设置。
上述胎冠橡胶部分2C由硬橡胶材料制成。同时，上述胎肩橡胶部分2S由与胎冠橡胶部分2C相比较软的橡胶材料制成。也就是说，在本发明的充气轮胎1中，在由低模量帘线9Y1制成且相对易伸延的胎冠冠带帘布层9C的径向外侧，设置有由难以变形且较硬的橡胶材料制成的胎冠橡胶部分2C以与其应对。同时，在由高模量帘线9Y2制成且相对难以伸延的胎肩冠带帘布层9S的沿轮胎径向的径向外侧，设置有由可变形且较软的橡胶材料制成的胎肩橡胶部分2S以与其应对。
在这样的充气轮胎1中，由高模量帘线9Y2制成的胎肩冠带帘布层9S抑制了带束层7的两个端部部分的运动。并且，设置在胎面部分2的中心部分的硬的胎冠橡胶部分2C抑制了转弯过程中胎面橡胶的变形。它们之间的协同作用降低了轮胎的振动并因此减小了道路噪声，而且改善了操纵稳定性。冠带帘线模量对操纵稳定性的作用大于橡胶硬度对操纵稳定性的作用。因此，软的胎肩橡胶部分2S并没有使操纵稳定性劣化，而且能够进一步改善乘坐舒适性。与包括具有相同结构的帘布层的轮胎相比，具有较软的胎面橡胶的轮胎趋向于更大地减小道路噪声。此外，胎冠冠带帘布层9C可以利用胎面部分2的中心部分的灵活变形而发挥高的减震性能，从而在直线行驶时进一步改善乘坐舒适性。此时，硬的胎冠橡胶部分2C防止了操纵稳定性过度下降。因此，本实施方式的充气轮胎1能够在不使操纵稳定性劣化的情况改善乘坐舒适性和噪声性能。
此处，上述胎冠橡胶部分2C的硬度h1的值不受限制，但是，当其太小时，由低模量帘线9Y1制成的胎冠冠带帘布层9C的刚度无法得到补偿，并且操纵稳定性可能劣化。由此，硬度h1优选地不小于55度、更优选地不小于60度。同时，当胎冠橡胶部分2C的硬度h1过大时，乘坐舒适性和噪声性能可能劣化；因此，上述的硬度h1优选地不大于80度、更优选地不大于75度。
同样，上述胎肩橡胶部分2S的硬度h2的值不受限制，但是，当其太大时，胎面部分2的中心部分的减震性能可能劣化，并且不能改善乘坐舒适性以及减小道路噪声。因此，硬度h2优选地不大于75度、更优选地不大于70度。同时，当胎肩橡胶部分2S的硬度h2太小时，操纵稳定性可能严重劣化并且耐磨性能可能劣化。基于此观点，胎肩橡胶部分2S的硬度h2优选地不小于50度、更优选地不小于55度。
此外，当胎冠橡胶部分2C的硬度h1与胎肩橡胶部分2S的硬度h2之间的差值h1-h2太小时，不能充分获得上述的效果。因此，硬度差值h1-h2不小于2度、更优选地不小于3度、更加优选地不小于4度。同时，当硬度差值h1-h2太大时，可能在其接合处E1存在较大的刚性间隙，因此可能导致不均匀磨损以及由该部分开始的裂缝。基于此观点，硬度差值h1-h2优选地不大于10度、更优选地不大于9度、更加优选地不大于8度。
发明人在他们的具有各种胎面橡胶2G硬度的实验中发现，通过将上述硬度差值h1-h2除以硬度单位(即，1度)得到的无量纲值设定为大于上述冠带帘线的模量比值m2/m1，可以使上述效果得到更好的改善。更具体地说，他们发现，当硬度差值的无量纲值h1-h2小于模量比值m2/m1时，将不能充分实现如上所述通过将具有不同硬度的胎面橡胶的组合以及具有不同模量的冠带帘线的冠带层结构进行结合而获得的效果。
在本实施方式中，胎冠橡胶部分2C与胎肩橡胶部分2S之间的接合处E1设置成：沿轮胎轴向位于与在胎冠冠带帘布层9C和胎肩冠带帘布层9S之间的接合处E2基本上相同的部分处。然而，如图3所示，即使这些接合处E1和E2沿轮胎的轴向存在一定的位移，也能实现这样的效果。接合处E1与接合处E2之间的沿轮胎轴向的位移量e优选地不大于胎肩冠带帘布层9S的轴向宽度SW的50％、更优选地不大于30％、更加优选地不大于10％。胎面橡胶侧的接合处E1的底端可以相对于冠带帘布层侧的接合处E2轴向地向内侧或向外侧偏移。在本实施方式中，接合处E1设置成相对于胎面的法线不大于30度角、更多地不大于20度角、以及不大于10度角。
上述的胎面部分2设置有沿轮胎的周向延伸的纵向沟槽G。当轮胎在承受载荷的情况下转动时，纵向沟槽G相对地产生极大扭曲，以致当胎面橡胶侧的接合处E1处于纵向沟槽的位置时，将从接合处E1开始产生裂缝。同样地，冠带层9等的弯曲变形在纵向沟槽G的沟槽底部的内部处变大，从而当冠带帘布层侧的接合处E2处于此位置时，由于在该部分的应变集中，因此使得耐久性劣化。基于此观点，优选地，接合处E1和E2分别设置在纵向沟槽G的径向内部区域的外侧位置。更优选地，接合处E1和E2分别优选地与各上述纵向沟槽G的沟槽边缘Ge以至少不小于5mm、更优选地不小于10mm的距离A1或A2沿轴向间隔开。
如图4所示，胎面橡胶2G沿轮胎的径向可以包括多个层。在本实施方式中，胎面橡胶2G包括：基底橡胶部分2B，其设置在轮胎的径向外侧以覆盖冠带层9的整个宽度；胎冠橡胶部分2C，其设置在径向外侧并位于胎冠区域内；以及一对胎肩橡胶部分2S，其设置在该胎冠橡胶部分2C的两侧。并且，虽然在图3中没有示出左侧，但是橡胶布置相对于轮胎赤道线C对称。
在带束层7的外侧延伸的上述基底橡胶部分2B的厚度t小于胎面橡胶2G的整个厚度T的50％。也就是说，上述胎冠橡胶部分2C的厚度tc和胎肩橡胶部分2S的厚度ts(它们分别在除沟槽以外的部分进行测量)基本上不小于胎面橡胶2G的整个厚度T的50％，以实现本发明的效果。
具有上述胎冠橡胶部分2C和胎肩橡胶部分2S的胎面橡胶2G可以通过由橡胶挤出机制成的挤出件整体地形成。然而，如图5A(A)和(B)所示，期望通过沿轮胎周向螺旋地缠绕未硫化的条状橡胶条料S1和S2来形成。在本实施方式中，带束层7和冠带层9先缠绕在圆柱形成型鼓U的外侧，由此，在两个端部部分上缠绕由硬质橡胶制成的第一橡胶条料S1，从而形成胎肩橡胶部分2S。并且，在胎肩橡胶部分2S和2S之间，通过缠绕由软质橡胶制成的第二橡胶条料S2而形成胎冠橡胶部分2C。这样的条料层叠体是特别优选的，从而其具有可变的横断面形状并可以提高生产率。
虽然已经详细地描述了本发明的实施方式，但是本发明并不限于上述具体的实施方式。显而易见，可以在很多方面进行变化。
实施方式
为了确定本发明的效果，通过试验制造用于轿车的夏季轮胎，基于表1中示出的规格，所述轮胎的轮胎尺寸为225/50R17。并且，测试该轮胎的操纵稳定性、乘坐舒适性以及道路噪声性能。
<操纵稳定性和乘坐舒适性>
在下列条件下，车辆在轮胎试验跑道的干燥沥青路面上行驶，用以通过驾驶员的感受基于操控性能、刚性感、抓地性能、高速行驶时的稳定性等进行评估。采用相同种类的试验车辆，试验驾驶员分别基于在例如崎岖不平的道路的干燥沥青路面、比利时道路(铺石块路面)或Bitsman道路(碎石路面)上的轮胎耐粗糙性、冲击以及减振性能将乘座舒适性评估为十个等级，使用六点的比较例1作为基准。值越大，乘坐舒适性越佳。
轮辋：17×7.5J
内压：230kPa
试验车辆：3500cc的日本产FR(前置后驱)轿车(测试轮胎安装在全部车轮上)。
<道路噪声性能>
当上述试验车辆在崎岖不平的沥青路面上以50km/h的速度行驶以进行噪音测量时，在接近驾驶员右耳的位置以dB(A)为单位测试总的噪声水平。在采用比较例1作为基准的情况下，通过增减值来表示结果。负的指数表示噪音性能更好。
并且，表1中示出的各冠带帘线是由两股加捻而制成的双股线帘线。主要参考值如下：
<尼龙>
材料：尼龙66
厚度：3300(dtex)
捻度：38(转/10厘米)

材料：聚2，6-萘二酸乙二醇酯
厚度：2100(dtex)
捻度：15(转/10厘米)

材料：聚2，6-萘二酸乙二醇酯
厚度：3300(dtex)
捻度：35(转/10厘米)
<芳族聚酰胺>
材料：芳族聚酰胺
厚度：3300(dtex)
捻度：43(转/10厘米)
此外，胎面橡胶主要由SBR(styrene-butadiene rubber，丁苯橡胶)组成，并且通过调节碳和油的量等来调节其硬度。
试验结果如表1所示。
[表1]

从比较例1和2中可以明显得出，当胎面橡胶较软时，操纵稳定性劣化，而乘坐舒适性和道路噪声方面得到改善，其中比较例1和2的胎冠橡胶部分和胎肩橡胶部分具有相同的配料。然而，从比较例1和示例1之间的比较可以明显看出，当只有胎肩橡胶部分被制造得较软时，可以在不使操纵稳定性劣化的情况下改善乘坐舒适性和噪声性能。如示例2和3所示，通过使胎冠橡胶部分变得更硬，操纵稳定性可以得到改善。
通过示例1、4和6之间的比较以及示例5和7之间的比较可以明显看出，通过提高胎肩冠带帘布层的模量可以降低道路噪声。
如上所述，测验结果表明，根据示例的轮胎在不使操纵稳定性劣化的情况下改善了乘坐舒适性以及道路噪声性能。