專利名稱：充氣輪胎的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種充氣輪胎。更具體而言，本發(fā)明涉及充氣子午線輪胎，其中輪胎胎圈部設(shè)計(jì)成基于胎體增強(qiáng)簾布層反包部的構(gòu)造而具有改進(jìn)的耐用性。
背景技術(shù)：
胎圈區(qū)耐用性是輪胎工業(yè)所關(guān)心的一個(gè)方面。常規(guī)的胎圈部100如圖7中所示。通常認(rèn)為胎體增強(qiáng)簾布的主要部分104徑向向輪胎輪輞內(nèi)側(cè)延伸，并且繞不可延伸的胎圈芯106翻卷從而形成胎體簾布反包部108。胎體簾布層反包部108相對(duì)于與胎圈芯106軸向最外點(diǎn)相切并且與輪胎赤道面平行的徑向線以單角μ延伸。
基于子午線胎體的構(gòu)造和性質(zhì)，當(dāng)輪胎得以延展時(shí)，胎體主要部分在拉伸狀態(tài)下，徑向向上拉伸胎體主要部分104以及徑向向內(nèi)拉伸胎體反包部108。在充氣之后以及在輪胎運(yùn)行期間，當(dāng)輪胎處于撓曲狀態(tài)之下，胎體簾布層受到彎曲力以及胎體主要部分104徑向向內(nèi)移動(dòng)，而同時(shí)胎體反包部108徑向和軸向向外移動(dòng)。在拉伸和撓曲這兩個(gè)期間，由于在橡膠和簾布增強(qiáng)簾線之間的附著關(guān)系，圍繞胎體主要部分104和胎體反包部108的橡膠也被迫移動(dòng)，并使橡膠受到應(yīng)力。胎體簾布層及其周圍橡膠的移動(dòng)可以導(dǎo)致胎圈部的開裂，降低輪胎耐用性。
為改進(jìn)胎圈部的耐用性也已進(jìn)行了其它嘗試。US專利6,260,597(Miyazono)公開了一種在胎體簾布層外側(cè)的胎圈部中具有多簾線增強(qiáng)胎圈包布層的充氣輪胎。胎體簾布層反包部的軸向外側(cè)，胎圈包布層的終端均在同一高度處或在胎體簾布層反包部終端徑向外側(cè)。由于軸向外部包布層主要在胎體簾布層終端的徑向外側(cè)，當(dāng)胎圈部在運(yùn)行期間受到應(yīng)變時(shí)，包布簾布層終端受到更大的負(fù)載并且在其中開始產(chǎn)生裂紋，導(dǎo)致胎圈耐用性的降低。Miyazono給出這樣的教導(dǎo)，為了改進(jìn)耐用性，當(dāng)胎體簾布層反包部維持在單角時(shí)包布簾布層的端部以各種不同的實(shí)施方式彎曲。這種解決方案僅在胎圈包布層終止于胎體簾布層徑向上方時(shí)起作用，而對(duì)于無胎圈包布輪胎或者其中的胎圈包布層終止于胎體簾布層反包部徑向內(nèi)側(cè)的輪胎無法提供解決方案。
Miyazono提出的解決方案對(duì)于那些所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員而言是很難理解的，因?yàn)檫@種輪胎的胎體簾布層和簾線增強(qiáng)胎圈包布層在拉伸和撓曲下具有不同作用。胎體簾布層以徑向角傾斜，從胎圈到胎圈延伸，并因而在運(yùn)行輪胎時(shí)受到全部的拉伸載荷和充氣彎曲力，然而在胎圈包布層以斜角傾斜并僅在胎圈區(qū)內(nèi)，故在運(yùn)行輪胎時(shí)不受到充氣的完全拉伸和撓曲。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明涉及一種具有改進(jìn)胎圈耐用性的輪胎。公開了一種充氣子午線輪胎，具有至少一個(gè)胎體增強(qiáng)簾布層以及一對(duì)相對(duì)設(shè)置的胎圈部。各胎圈部具有胎圈芯和三角膠，同時(shí)胎體增強(qiáng)簾布層具有主要部分和兩個(gè)反包部，其中一個(gè)反包部，從主要部分的各個(gè)端部延伸出來并具有終端。在各胎圈部中，在垂直于輪胎赤道面EP的方向上測(cè)量得到的胎體主要部分和胎體反包部之間存在最小距離DMIN。所述距離DMIN不小于在垂直于赤道面EP上測(cè)量得到的最大胎圈芯寬度WB的50％。此外，在各胎圈部中，最小距離DMIN的徑向外側(cè)，胎體反包部的徑向最外部以某一角度延伸，從而使胎體反包部的徑向最外部從胎體主要部分上發(fā)散。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，胎體反包部徑向最外部從胎體主要部分上的發(fā)散度為胎體反包部徑向最外部相對(duì)于輪胎赤道面EP的角度σ與主要由相鄰胎體主要部分相對(duì)于輪胎赤道面的角度α之間形成角度差異，角度差(σ-α)為至少10°，優(yōu)選為大于20°。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，胎體反包部徑向最外部以相對(duì)于輪胎赤道面EP的某一角度延伸，延伸角處于15°至75°的范圍內(nèi)，優(yōu)選為30°-60°。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，胎體反包部的發(fā)散徑向最外部，包括胎體反包部的終端，具有為胎體簾布線平均簾線直徑的3至20倍范圍內(nèi)的長(zhǎng)度。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，胎體反包部的發(fā)散徑向最外部形成相對(duì)于胎體反包部徑向內(nèi)部的鈍角。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，胎體反包部的發(fā)散徑向最外部從胎體反包部徑向內(nèi)部彎曲離開。在本發(fā)明的該實(shí)施方式中，由胎體反包部形成軸向向外的半徑。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，在輪胎的胎圈部中僅有的簾布增強(qiáng)層為胎體增強(qiáng)簾布層。這種輪胎沒有任何簾線增強(qiáng)的胎圈包布層包繞在輪胎胎圈部中的胎體增強(qiáng)簾布層而設(shè)置。在一個(gè)不同的實(shí)施方式中，如果輪胎在各胎圈部中不具有簾線增強(qiáng)胎圈包布層，設(shè)置在胎圈芯軸向外側(cè)的胎圈包布層終端在至少一個(gè)胎體增強(qiáng)簾布層終端的軸向內(nèi)側(cè)。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，所述輪胎具有兩個(gè)胎體增強(qiáng)簾布層。對(duì)于這種雙簾布層輪胎，帶有在輪胎赤道面處相對(duì)彼此限定的簾布層，內(nèi)側(cè)胎體增強(qiáng)簾布層的終端在外側(cè)胎體簾布層終端徑向內(nèi)側(cè)。胎體反包部徑向最外部均自兩個(gè)簾布層的主要胎體部分發(fā)散。另外，在內(nèi)側(cè)簾布層，如果沒有發(fā)散，終止于最小距離DMIN的徑向內(nèi)側(cè)。


本發(fā)明將通過實(shí)施例和參考附圖進(jìn)行描述，其中圖1是充氣輪胎的半剖面圖。
圖2是圖1所示輪胎胎圈部的局部圖。
圖3-5是其它胎圈部結(jié)構(gòu)。
圖6是預(yù)制的實(shí)驗(yàn)室樣品的例示；以及圖7是輪胎胎圈的現(xiàn)有技術(shù)。
具體實(shí)施例方式以下描述是目前優(yōu)選預(yù)期模式或者執(zhí)行本發(fā)明的模式。進(jìn)行這些描述用于闡明本發(fā)明的一般原理，并不應(yīng)理解為限制意義。本發(fā)明范圍參照所附的權(quán)利要求得以最好的確定。在附圖中描繪的附圖標(biāo)記與在說明書中涉及的那些部件相同。處于這種應(yīng)用目的，在各個(gè)圖例示的多種實(shí)施方式中，對(duì)于相同部件使用相同的附圖標(biāo)記。所述結(jié)構(gòu)使用基本相同的部件，通過在位置或量上進(jìn)行變化從而產(chǎn)生實(shí)踐發(fā)明構(gòu)思的可替代結(jié)構(gòu)。
根據(jù)本發(fā)明的充氣輪胎例示于圖1和2中。充氣輪胎具有胎體、胎體徑向外側(cè)的帶束結(jié)構(gòu)8，以及帶束結(jié)構(gòu)8徑向外側(cè)的胎面10。帶束結(jié)構(gòu)8可以是通常用于充氣輪胎的任何類型，并且一般包括至少兩個(gè)傾角增強(qiáng)簾布層，傾斜簾線以及可以包括零度簾線的簾布。輪胎的實(shí)際帶束結(jié)構(gòu)將由輪胎的預(yù)期最終用途來確定。同樣，精確胎面構(gòu)造也將由輪胎的預(yù)期最終用途來確定。
胎體具有至少一個(gè)胎體增強(qiáng)簾布層12，一對(duì)相對(duì)設(shè)置的胎圈部14以及一對(duì)相對(duì)設(shè)置的側(cè)壁16。簾布層12具有主要部分18，主要部分18穿過對(duì)置的側(cè)壁16以及自胎圈部14中伸出的兩個(gè)胎體反包部20。胎體增強(qiáng)簾布層12的各胎體反包部20從胎體增強(qiáng)簾布層12的主要部分18中伸出，并且繞胎圈芯22和胎圈部14的三角膠芯24包繞；從而至少包封了胎圈芯22以及在各胎圈部14中三角膠芯24的下部。胎體反包部20終止于自胎圈基線BL起的距離HT處；距離HT為斷面高度SH的至少20％。胎圈基線BL為虛線，垂直于赤道面EP，并自輪胎胎圈底部和胎圈部徑向向外延伸的交叉點(diǎn)起。
胎圈部14中胎體簾布層12的外側(cè)是簾線增強(qiáng)簾布層，稱之為胎圈包布26。胎圈包布26從胎圈芯22軸向內(nèi)側(cè)延伸至胎圈芯22的軸向外側(cè)，與胎體簾布層12相同繞胎圈芯22向上反包。胎圈包布的軸向外端終止于胎體簾布層12的徑向內(nèi)側(cè)。胎圈包布26可以從輪胎構(gòu)造中省略，從而使繞胎圈芯22包繞的增強(qiáng)簾線層僅為胎體簾布層12。
為了降低作用在兩個(gè)胎體主要部分18上的剪應(yīng)力作用，在垂直于EP方向上測(cè)量得到的胎體主要部分18和胎體反包部20之間的最短距離DMIN不小于在垂直于EP方向上測(cè)得的最大胎圈芯寬度WB的50％，優(yōu)選為不小于75％。優(yōu)選地，為了保持間隔，胎體反包部20還可以不通過徑向線BL軸向內(nèi)側(cè)，即與胎圈芯22的軸向最外點(diǎn)相切并且與輪胎赤道面EP平行。
根據(jù)本發(fā)明，最短距離DMIN的徑向外側(cè)，胎體反包部20的徑向最外部28，包括胎體簾布層終端30，均以一角度延伸，從而使胎體反包部20的所述部28從胎體主要部分18上發(fā)散，或遠(yuǎn)離，也即軸向與胎體反包部20相鄰。所述部28相對(duì)于輪胎赤道面EP以某一角度延伸，而相鄰的胎體主要部分相對(duì)于赤道面EP也以一角度延伸。所述角度σ在15°至75°范圍內(nèi)，優(yōu)選為30°至75°，更優(yōu)選為30°至60°，而在徑向最外部28和胎體主要部分之間的角度差異σ-α為至少10°，優(yōu)選等于或大于20°。在圖2所示的胎圈部，胎體反包部20的徑向最外部28以相對(duì)于輪胎EP成45°的角度σ傾斜，并且具有45°-25°，或20°的角度差σ-α。在圖3所示的胎圈部，胎體反包部20的徑向最外部28以相對(duì)于輪胎EP為70°的角度σ傾斜，并且相對(duì)于胎體主要部分18具有45°的角度差σ-α。胎體反包部20的徑向最外部28與胎體反包部的其它部分形成鈍角μ。
此外，胎體反包部的徑向最外部具有為簾布線直徑3至20倍范圍內(nèi)的長(zhǎng)度LT。增強(qiáng)簾線的直徑是指由增強(qiáng)簾線最外層表面形成的圓的直徑。如果增強(qiáng)簾線是非圓形單絲，例如長(zhǎng)圓形單絲，出于本發(fā)明的目的，單絲的最大寬度是作為直徑的值。
圖4例示了其中輪胎胎體具有兩個(gè)帶發(fā)散終端的增強(qiáng)簾布層12的胎圈部。兩個(gè)簾布層12具有主要部分18和反包部20。簾布層12限定于相對(duì)于輪胎赤道面EP相應(yīng)位置的內(nèi)側(cè)和外側(cè)。內(nèi)側(cè)簾布層12I的反包部20I，在外側(cè)簾布層12°反包部20°的軸向外側(cè)，同時(shí)內(nèi)側(cè)簾布層12I的終端30I在外側(cè)簾布層12°終端30°的徑向內(nèi)側(cè)。內(nèi)側(cè)簾布層12I的徑向最外部28I具有與第一和外側(cè)簾布層12°相同的構(gòu)造，徑向最外部28I相對(duì)于赤道面EP的傾斜角σI至少與外側(cè)簾布層12相同。傾斜角σI可以比外側(cè)簾布層徑向最外部28°的傾斜角σ°大5°-20°。
如果對(duì)于需要兩個(gè)簾布層，但是僅有一個(gè)簾布層將具有創(chuàng)造性發(fā)散端的輪胎的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則，為了降低施加在胎圈區(qū)簾布層上的應(yīng)力，帶非發(fā)散端的內(nèi)側(cè)簾布層終端(具有相對(duì)于外側(cè)簾布層終端的徑向內(nèi)側(cè)終端)，位于最小距離DMIN的徑向內(nèi)側(cè)。對(duì)于需要兩個(gè)以上簾布層的輪胎，可以應(yīng)用以下設(shè)計(jì)準(zhǔn)則a)這些簾布層的終端是交錯(cuò)的，相對(duì)于赤道面處簾布層的相應(yīng)位置而限定的最外側(cè)簾布層具有最大高度的終端以及b)對(duì)于沒有從胎體簾布層主要部分發(fā)散的終端，終端在胎體主要部分和胎體反包部之間最小距離DMIN的徑向內(nèi)側(cè)。
圖5例示了本發(fā)明的另一種實(shí)施方式。胎體反包部20的徑向最外部14以某一角度延伸，以使所述部28從胎體主要部分18上發(fā)散，從而引起分散性，胎體反包部20逐漸彎曲從而形成胎體反包部20軸向向外的半徑R，與在圖3的胎圈14中看到的鈍角μ形成對(duì)照。半徑值隨由輪胎徑向最外部28形成的發(fā)散角σ及輪胎的規(guī)格而變化。本實(shí)施方式也可以用于具有滿足上述設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的輔助簾布層的多簾布層胎體結(jié)構(gòu)。
在本發(fā)明的不同實(shí)施方式中，為了保持胎體反包部20的徑向最外部28的結(jié)構(gòu)，橡膠層32定位于與胎體反包部20相鄰的位置上。橡膠層32的硬度可以與形成輪胎三角膠24的橡膠材料硬度相當(dāng)。如果三角膠24設(shè)計(jì)成由在硬度方面有差異的多重橡膠形成，橡膠層32具有與最靠近那里的三角膠橡膠相當(dāng)?shù)挠捕取?br> 在成形發(fā)明輪胎時(shí)，胎體簾布層12可以由任何常規(guī)材料形成，例如但不僅限于鋼、碳纖維、芳族聚酰胺、尼龍人造絲，以及聚酯。上述彎曲簾布層的鈍角和半徑形式可以由任何常規(guī)物質(zhì)形成，盡管某些物質(zhì)可能優(yōu)選適合于鈍角實(shí)施方式或者半徑實(shí)施方式。
為了確定胎體簾布層發(fā)散端的作用，實(shí)驗(yàn)室樣品40包括兩個(gè)具有如圖6所示的結(jié)構(gòu)的簾布層42、44，所述簾布層包圍橡膠矩形46。樣品40的第一簾布層42以單一角度延伸入橡膠46中，具有終端48。第二簾布層44延伸進(jìn)入橡膠46中，并具有彎曲終端50。第一簾布層42的終端48模擬主要胎體部分相鄰的非發(fā)散胎體簾布層終端(此處第二簾布層44作為主要胎體部分)，而第二簾布層44的彎曲終端50模擬與主要胎體部分相鄰的發(fā)散胎體簾布層終端(此處第一簾布層42作為主要胎體部分)。
樣品受到周期性疲勞試驗(yàn)。在試驗(yàn)樣品受到檢測(cè)和測(cè)量期間，經(jīng)過多個(gè)周期循環(huán)以產(chǎn)生1mm裂縫，也即，裂紋開始期，以及經(jīng)過多個(gè)周期延伸至2.5mm的裂縫，也即裂紋成長(zhǎng)期。結(jié)果下表中所示。
從上述結(jié)果看來，對(duì)于彎曲端而言直至裂紋開始期經(jīng)歷的周期數(shù)比直端大約大6.5倍。對(duì)于彎曲端而言裂紋擴(kuò)展的使用壽命比直端大致大3.5倍。樣品還可以構(gòu)造成具有向另一個(gè)簾布層內(nèi)側(cè)彎曲的簾布層端部；疲勞試驗(yàn)使得所述樣品無法表明由于向外彎曲(bent-out)構(gòu)造而帶來的充分改進(jìn)。樣品還在不同載荷下進(jìn)行了完全疲勞壽命試驗(yàn)；關(guān)于試驗(yàn)的目的，疲勞壽命確定為相當(dāng)于樣品30％的剛度損失。在增加的載荷下，彎曲端簾布層表現(xiàn)了為直端簾布層六倍以上的壽命改進(jìn)。
本發(fā)明的輪胎具有改進(jìn)的壽命以及改進(jìn)的胎圈耐用性。此處的教導(dǎo)應(yīng)用于更寬范圍的輪胎，并且可能對(duì)輪胎系列是有益的，比如說，并不僅限于客車輪胎、徑向中型載重車輪胎、飛機(jī)輪胎以及工程機(jī)械輪胎。這種教導(dǎo)可能對(duì)于任何類型的泄氣保用輪胎在改進(jìn)胎圈耐用性方面是有益的。
權(quán)利要求
1.一種充氣子午線輪胎，所述輪胎包括至少一個(gè)胎體增強(qiáng)簾布層(12)以及一對(duì)相對(duì)設(shè)置的胎圈部(14)，各胎圈部具有胎圈芯(22)和三角膠(24)，至少一個(gè)胎體增強(qiáng)簾布層具有主要部分(18)和兩個(gè)反包部(20)，一個(gè)反包部從主要部分的各個(gè)端部延伸出來并具有終端(30)，胎體增強(qiáng)簾布層主要部分在對(duì)置的胎圈芯之間延伸，以及反包部定位于胎圈芯和部分三角膠的軸向外側(cè)，所述輪胎的特征在于其中在各胎圈部，在垂直于輪胎赤道面EP的方向上測(cè)量得到的胎體主要部分和胎體反包部之間存在最小距離DMIN，所述距離DMIN不小于在垂直于赤道面EP上測(cè)量得到的最大胎圈芯寬度WB的50％，以及其中在各胎圈部，最小距離DMIN的徑向外側(cè)，胎體反包部(20)的徑向最外部(28)以一角度延伸，從而使胎體反包部的徑向最外部從胎體主要部分上發(fā)散。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的輪胎，所述輪胎的特征在于，胎體反包部徑向最外部從胎體主要部分上的發(fā)散度為胎體反包部徑向最外部相對(duì)于輪胎赤道面EP的角度σ與主要由相鄰胎體主要部分相對(duì)于輪胎赤道面的角度α之間形成角度差異，角度差(σ-α)為至少10°。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的輪胎，所述輪胎的特征在于，胎體反包部徑向最外部以相對(duì)于輪胎赤道面EP的角度σ延伸，延伸角處于15°至75°的范圍內(nèi)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的輪胎，所述輪胎的特征在于，至少一個(gè)胎體增強(qiáng)簾布層包括增強(qiáng)簾線、具有橫斷面直徑的增強(qiáng)簾線，胎體反包部的徑向最外部具有為增強(qiáng)簾線直徑3至20倍范圍內(nèi)的長(zhǎng)度。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的輪胎，所述輪胎的特征在于，胎體反包部的發(fā)散徑向最外部形成相對(duì)于胎體反包部徑向內(nèi)部的鈍角。
6.根據(jù)權(quán)利要求1的輪胎，所述輪胎的特征在于，胎體反包部的發(fā)散徑向最外部從胎體反包部徑向內(nèi)部彎曲離開，形成胎體反包部軸向向外的半徑。
7.根據(jù)權(quán)利要求1的輪胎，所述輪胎的特征在于，所述輪胎具有兩個(gè)胎體增強(qiáng)簾布層，以及內(nèi)側(cè)胎體增強(qiáng)簾布層具有在外側(cè)胎體簾布層終端徑向內(nèi)側(cè)的終端，以及胎體反包部的徑向最外部均自兩個(gè)簾布層的主要胎體部分發(fā)散。
8.根據(jù)權(quán)利要求1的輪胎，所述輪胎的特征在于，所述輪胎具有兩個(gè)或更多胎體增強(qiáng)簾布層，以及最外胎體簾布層具有發(fā)散徑向最外端，并且其余胎體簾布層的終端位于最小距離DMIN的徑向內(nèi)側(cè)。
9.根據(jù)權(quán)利要求1的輪胎，所述輪胎的特征在于，最小距離DMIN不小于胎圈寬度WB最大值的75％。
10.根據(jù)權(quán)利要求1的輪胎，所述輪胎的特征在于，胎體反包部徑向最外部以相對(duì)于輪胎赤道面EP的角度σ延伸，延伸角處于30°至75°的范圍內(nèi)。
全文摘要
一種充氣輪胎，具有至少一個(gè)胎體增強(qiáng)簾布層以及一對(duì)相對(duì)設(shè)置的胎圈部。各胎圈部具有胎圈芯和三角膠，同時(shí)胎體增強(qiáng)簾布層具有主要部分和兩個(gè)反包部，其中一個(gè)反包部，從主要部分的各個(gè)端部延伸出來并具有終端。在各胎圈部中，在垂直于輪胎赤道面EP的方向上測(cè)量得到的胎體主要部分和胎體反包部之間存在最小距離D
文檔編號(hào)B60C15/00GK1986261SQ20061017244
公開日2007年6月27日 申請(qǐng)日期2006年12月21日 優(yōu)先權(quán)日2005年12月21日
發(fā)明者M·杜, C·V·老尼爾, M·波洛夫查克, T·S·弗萊施曼, Z·卜, N·P·V·阿克桑塔拉, L·利奇特, J·-M·費(fèi)勒, J·-B·博多瓦, D·溫金, F·M·V·馬庫里 申請(qǐng)人:固特異輪胎和橡膠公司