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。更具體地說，本發(fā)明涉及一種證明為 既具有低滾動阻力同時為滿足操縱性又保持了令人滿意的剛度水平 的充氣輪胎。
背景技術(shù)：
用于客車的充氣輪胎典型地具有對稱的內(nèi)部結(jié)構(gòu)；該對稱以輪胎 的橫向中心或赤道平面為中心。設(shè)計出充氣客車輪胎以便提高車輛燃 料經(jīng)濟性(使?jié)L動阻力最小)是值得期望的。然而，市場上可接受的在 減小滾動阻力方面的理想改善，不應(yīng)以降低輪胎的操縱性能為代價。 但眾所周知，通過減小輪胎的質(zhì)量或重量來降低輪胎的滾動阻力，從 而獲得低滾動阻力且同時保持操縱性能已證明是有疑問的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明涉及一種輪胎，該輪胎設(shè)計為既具有改善的更低滾動阻力 同時又具有可接受的輪胎操縱性能。
在本發(fā)明的一方面，提供了 一種具有周向延伸的輪胎赤道平面的 充氣子午線輪胎，該輪胎包括胎體和位于胎體徑向外部的胎面。該胎 體具有至少一個胎體增強簾布層、相對的胎圈部分以及相對的側(cè)壁。 該胎體增強簾布層具有在相對的胎圏部分和一對翻折部分之間延伸 的主要部分。各翻折部分均從簾布層主要部分的一端延伸，各胎圈部 分均具有胎圏芯和位于各胎圈芯外部的增強腔體。該腔體位于增強簾 布層的主要部分和一個翻折部分之間。切片包布層(chipper layer)位于 輪胎各胎圏部分的增強腔體中鄰近胎體增強簾布層，該切片包布層由 短切碳纖維和芳族聚酰胺復(fù)合增強彈性材料層組成。在本發(fā)明的另一方面，切片包布層定位成與胎體增強簾布層的翻 折部分相鄰且在其軸向內(nèi)部，并且與胎體增強簾布層的主要部分相鄰 且在其軸向外部。
在本發(fā)明的另 一方面，切片包布層具有沿中間截面的恒定厚度，
其范圍在0.005英寸到0.015英寸之間。
在本發(fā)明的另一方面，輪胎側(cè)壁具有徑向高度SH，徑向高度SH 從接近胎圏芯的徑向內(nèi)端延伸并且延伸至接近胎面的徑向外端，該輪 胎具有斷面寬度SW,其定位在從胎圈芯測量的側(cè)壁徑向高度SH的 0.4 4咅到0.44 4咅的范圍內(nèi)。
在本發(fā)明的另一方面，斷面寬度SW在徑向上定位在距切片包布 層的徑向外端為0.1英寸到0.3英寸的范圍內(nèi)。
在本發(fā)明的又 一 方面，胎面包括由相對低滾動阻力的混合物 (compound)形成的徑向內(nèi)部第 一層以及由含硅混合物形成的徑向外部 第二層。


現(xiàn)在將通過示例并參照附圖來描述本發(fā)明，附圖中 圖1為代表現(xiàn)有技術(shù)的輪胎的截面圖； 圖2為本發(fā)明一個實施例的截面圖3為示出五個輪胎樣本的改善百分比的性能圖；其中兩個是根 據(jù)本發(fā)明構(gòu)造的輪胎，而另外三個則代表現(xiàn)有技術(shù)的輪胎產(chǎn)品。
具體實施方式
用語定義
以下定義應(yīng)用于本公開內(nèi)容且如以下所定義的那樣一致地使用 "三角膠"指徑向上位于胎圏芯之上且處于簾布層和翻折簾布層 之間的彈性填充物。
"高寬比"指輪胎截面高度與其截面寬度的比值。
5"胎圏"指包括環(huán)狀拉伸部件的輪胎部分，由簾布層簾線包繞并 成形，帶有或不帶有使其適合設(shè)計輪輞的其它增強元件如膠織物、切 片包布、三角膠、護趾膠和胎圈包布。
"帶束結(jié)構(gòu)"或"增強帶束"指至少兩個環(huán)狀的平行簾線層或簾 布層，其是編織或非編織的，位于胎面的下方，未錨定在胎圈上，并
且具有相對于輪胎赤道面成17°至27。范圍內(nèi)的左右簾線角度。
"外胎，，指胎體、帶束層結(jié)構(gòu)、胎圈、側(cè)壁以及輪胎除胎面和 底胎面以外的所有其它組成構(gòu)件。外胎可以是用以裝配新胎面的非硫 化橡膠或預(yù)先硫化的橡膠。
"胎圏包布"指圍繞胎圈外部放置的窄帶狀材料，用于保護簾布 層免受輪輞損傷，分散輪輞上的撓曲，以及用于密封輪胎。
"切片包布"指位于胎圈區(qū)域的織品或鋼絲簾線窄帶，其作用是 增強胎圏區(qū)域并使得下側(cè)壁穩(wěn)定。
"周向"指沿著環(huán)狀胎面表面的周邊延伸且垂直于軸向方向的線
或方向。
"簾線"指組成簾布層的其中一條增強線束。 "橫向"指軸向方向。
"簾布層"指涂有橡膠的平行簾線的連續(xù)層。 "徑向"和"徑向地"指徑向朝向或遠離輪胎轉(zhuǎn)動軸線的方向。 "子午線簾布層輪胎"指束帶的或周向受限的充氣輪胎，其中，
從胎圈延伸至胎圏的簾布層簾線處于相對于輪胎赤道面成65。至90° 之間的簾線角度。
"斷面高度"指乂人輪輞名義直徑到輪胎赤道平面處的外徑的徑向距離。
"斷面寬度，，("SW")指當輪胎在正常壓力充氣且無載狀態(tài)下持續(xù) 24小時之后，平行于輪胎軸線且處在輪胎側(cè)壁外部之間的最大線性距 離，不包括由于標記、裝飾或保護帶所引起的側(cè)壁提升。
"胎肩"指恰位于胎面翹邊以下的側(cè)壁上部，胎面肩部或胎肩順
6條紋指胎面靠近胎肩的部分。
"側(cè)壁"指輪胎位于胎面和胎圈之間的部分。
"胎面，，指在正常充氣和負載情況下，輪胎與路面相接觸的部分。
"胎面寬度(TW)"指胎面表面在軸向方向上即通過輪胎轉(zhuǎn)動軸線
的平面上的弧長。
以下文字是目前實現(xiàn)本發(fā)明設(shè)想的最佳模式。該說明是出于舉例 說明本發(fā)明的總體原則的目的而做出的，并且不應(yīng)以限制意義去理 解。本發(fā)明的范圍最好通過參照附屬權(quán)利要求來確定。
圖1顯示了現(xiàn)有技術(shù)的代表性輪胎。充氣輪胎2是低高寬比的子 午線輪胎，優(yōu)選地設(shè)計成用作生產(chǎn)客車輪胎。該充氣輪胎具有胎體、 位于胎體徑向外部的帶束結(jié)構(gòu)8以及位于帶束結(jié)構(gòu)8徑向外部的胎面 10。帶束結(jié)構(gòu)8可以是常規(guī)用于客車輪胎的任何類型，并且通常將包 括兩層簾線增強簾布層，且蓋層(overlay)簾布層至少覆蓋單個的帶束 增強簾布層的軸向外邊緣。
胎體具有內(nèi)襯il、至少一個胎體增強簾布層12、 一對相對的胎 圏部分14和一對相對的側(cè)壁16。圖1中所示的輪胎具有內(nèi)襯11和一 個胎體增強簾布層12,但將圖1的輪胎形成為兩層簾布層胎體屬于本 領(lǐng)域的技術(shù)范疇。簾布層12具有經(jīng)相對側(cè)壁16延伸的主要部分18 和起始于胎圏部分14中的兩個翻折部分20。胎體增強簾布層12的各 胎體翻折部分20均從胎體增強簾布層12的主要部分18延伸，并且 繞著胎圏部分14中的胎圏芯22和胎圈三角膠24包繞；因此其最小 限度地包封了各胎圏部分14中的胎圏芯22和胎圈三角膠24的下部。 圖1所示輪胎的翻折部分20沿徑向終止于輪胎最大斷面寬度之上或 之下的一定距離處。
在相對的胎圏部分14中，胎圈三角膠24通常具有相同的徑向高 度。胎圏三角膠24典型地構(gòu)造成在基部具有0.30英寸、在中點處具 有0.16英寸以及接近頂部具有0.075英寸的尺寸。三角膠的高度可大約為1,46英寸。胎圈增強層26安放在輪胎的一個胎圈部分14中。胎 圏增強層26可為具有短切碳纖維含量的短切碳纖維增強彈性材料層。 在其它現(xiàn)有技術(shù)的輪胎中(未示出)，傳統(tǒng)的切片包布層由織物簾線制 成。在胎圈增強層26處碳使用纖維增強材料提供了比傳統(tǒng)織物材料 更高的抗拉強度和破壞載荷強度。
在圖l所示的輪胎中，胎圈增強層26位于翻折包封部分內(nèi)且與 胎圈三角膠24直接相鄰。胎圏增強層26從接近胎圈芯22的起點32 延伸至徑向外終端30。胎圈增強層26的徑向內(nèi)起點32與胎圈芯22 不存在任何重疊，而是與胎圈芯22的徑向外表面隔開；防止胎圈增 強層26的端點32夾在胎圈芯22和胎體增強簾布層12之間。內(nèi)襯11 延伸到下端25。
圖1中的輪胎剛度可受選擇成用于橫穿輪胎胎面10的橫向區(qū)的 胎面橡膠混合物的變化的影響。如果要增加或提高外側(cè)半胎面的剛 度，可選擇比內(nèi)側(cè)半胎面具有更大硬度或剛度特性的胎面橡膠或甚至 僅是胎面基部橡膠。如果要使半胎面的剛度均衡，則內(nèi)側(cè)半胎面可設(shè) 有更大硬度或剛度特性的胎面橡膠或胎面基部橡膠。眾所周知，胎面 10由提供了理想的潮濕和干燥操縱特性的混合物所形成。由于胎面 10會隨著輪胎的使用而磨損，因此新露出來的無覆蓋的材料將會是與 之前使用輪胎的胎面10的外表面相似的材料成分，且將呈現(xiàn)出相同 的性能特性。
參看圖2,顯示出增強的低滾動阻力的輪胎34包括胎面10; 內(nèi)襯36，胎體增強簾布層38;胎圈部分(2)40;以及側(cè)壁(2)42。簾布 層38具有從胎圏部分40徑向向外延伸的簾布層主要部分44。簾布層 38的翻折部分47繞著位于胎圏部分40中的胎圏芯48延伸，并終止 于翻折端46。切片包布50位于簾布層主要部分44和簾布層翻折部分 47之間。胎圏包布51定位成從翻折部分47向外且位于胎圈部分40 中，用以抵抗輪輞(未示出)對輪胎的摩擦。輪胎內(nèi)襯36延伸至終端52, 終端52位于胎圏芯48的徑向內(nèi)部且與之相對。胎面10構(gòu)造為具有胎冠層54和底胎面層或下胎面層56。
切片包布50為位于簾布層翻折部分47和簾布層主要部分44之 間的伸長層，并從外端58延伸至內(nèi)端60。切片包布50優(yōu)選但不必由 芳族聚酰胺和碳纖維織物形成，且替代傳統(tǒng)的三角膠，用以去除隔距 (gauge)、重量和遲滯性材料而又保持輪胎的剛度以便操縱?？墒褂梅?族聚酰胺(Flex IO)尼龍。切片包布50形成為在端部58和端部60之間 具有大致均勻的隔距厚度。在沿切片包布50的所有點處可采用優(yōu)選 為0.030〃的均勻厚度。切片包布的均勻厚度以及切片包布50的輕質(zhì) 但高強度的芳族聚酸胺織物成分保持了用于操縱的剛度，同時又減小 了滾動阻力和質(zhì)量。圖2所示輪胎與常規(guī)輪胎相比，其斷面寬度SW 位于距輪胎胎圈部分40更4氐的位置。如圖所示，斷面寬度SW處于 如從胎圏48所測量的側(cè)壁高度SH的40 %到44 %的范圍內(nèi)。斷面寬 度SW與胎圈區(qū)域的相對位置連同切片包布50的結(jié)構(gòu)(在切片包布各 點處標稱為0.030英寸的均勻隔距厚度)、成分(芳族聚酰胺和碳纖維復(fù) 合材料織物)以及切片包布50在胎圏部分40中的位置(位于簾布層主 要部分44和簾布層翻折部分47之間)一起，用來維持輪胎下側(cè)壁的剛 度以便操縱。切片包布外端58優(yōu)選地定位成靠近輪胎斷面寬度SW, 例如在0.1〃到0.3〃英寸的距離范圍"D"內(nèi)。因此，切片包布50大 體上跨越從側(cè)壁斷面寬度SW到胎圏芯48的側(cè)壁下部，再次獲得了 更為剛性的下側(cè)壁以便操縱。切片包布50相應(yīng)的替代了傳統(tǒng)的三角 膠，且因此減小了輪胎的質(zhì)量從而減小了輪胎的滾動阻力，同時仍維 持了下側(cè)壁剛度以便操縱。
采用了雙層胎冠混合物，其中，胎冠54具有提供了良好的滾動 阻力和良好的潮濕和干燥性能的外部硅基混合物層，以及位于外部混 合物層之下用于減小輪胎滾動阻力的低滾動阻力底層。底層優(yōu)選由剛 性較大的呈低遲滯性的混合物形成，這將有助于減小輪胎的滾動阻 力。因此雙層胎冠通過材料選擇和胎冠層的混合而減小輪胎的滾動阻 力，同時，通過上文描述的方式，切片包布和輪胎降低的低斷面寬度 SW有助于減小輪胎的滾動阻力。為了進一 步減小滾動阻力，圖中的輪胎構(gòu)造成具有相對窄的胎面
弧寬(TAW)、較寬的模制基部寬度和減小的斷面寬度SW。內(nèi)襯36可 由一圈0.026英寸隔距的材料構(gòu)成，而非常規(guī)的兩圏0.026英寸的材 料，以便減小質(zhì)量和滾動阻力。胎圏包布51的隔距可在輪胎的護趾 膠終止于0.01英寸而非常規(guī)0.07英寸的參照點處可減小，以便進一 步減小質(zhì)量和滾動阻力。如圖2所示，輪胎具有優(yōu)選為148mm的頂 部帶束62和158mm的底部帶束64,以減小重量并進一步地減小滾動 阻力。圖2中優(yōu)選的帶束角度針對頂部帶束62和底部帶束64為21 度。胎面層56的底胎面隔距在胎面中心線處和胎肩內(nèi)可為0.06英寸。 層54中的胎面基部構(gòu)造為具有0.015英寸的隔距。上述的隔距厚度意 在給出適于滿足滾動阻力和操縱目的的代表性的構(gòu)件厚度。但本發(fā)明 并非意圖限制所述的隔距，并且可調(diào)整構(gòu)件隔距以適應(yīng)特定的輪胎應(yīng) 用結(jié)構(gòu)。
下表給出了圖1所示現(xiàn)有技術(shù)的輪胎構(gòu)件和圖2所示本發(fā)明實施 例的G，儲能模量數(shù)值范圍。圖2中標識的輪胎構(gòu)件所用材料的G，儲
能模量數(shù)值范圍(單位為MPa)最終得到理想的減小滾動阻力的效果。
現(xiàn)右技術(shù)
橡膠工藝 RPA G， 1%RPA G' 1%RPA G' 1%MPa RPA TD 1%RP
最大值最小值平均值最大值
簾布層混合物體100012500.090
三角膠232003000131000.160
側(cè)壁180071012550.200
帶東處理層2900謹20000.100
胎面混合物3200290030500.190
胎面基部混合物畫120014500.110
底胎面混合物320029003050O.l卯
圖2
RPA G' 1%RPA G' 1%RPA G' 1%RPA TD 1%RP
最大值聶小值平均值最大值
簾布層12混合物120096010800.029
無三角膠
側(cè)壁42職5807900.085
帶東處理層62,647900440061500.281
胎面混合物543500230029000.116
胎面某部混合物54154005500104500.161
底.胎面混合物563800250031500.057
圖3所示的五個樣本的性能圖顯示了在七種輪胎參數(shù)方面的改善
10或下降百分比。兩個測試的輪胎樣本66和68按上文描述且如圖2所 示地構(gòu)造。對樣本66測得滾動阻力改善136%(滾動阻力的減小)以及 滑行滾動阻力改善139%。樣本66的印跡改善(減小)至104%;輪胎 質(zhì)量(減小)改善122%。對于樣本68,滑行滾動阻力改善(減小)130%; 滾動阻力改善(減小)130%;主觀操縱性下降94%;主觀胎面接縫噪聲 (harshness)維持不變(100。/。)；主觀噪聲改善(減小)102% ;輪胎質(zhì)量改 善112 % ;以及印跡下降97 % 。如依照本發(fā)明所構(gòu)造的樣本66和樣 本68 二者所了解的那樣，獲得了在滾動阻力方面顯著的改善(減小) 而不會明顯地犧牲在輪胎操縱、耐粗糙性、噪音和印跡方面的性能。 其它三個樣本70、 72和74均基于如圖1所示的常規(guī)結(jié)構(gòu)的輪胎，同 樣地在圖3中繪出。
綜上所述，注意到的是，構(gòu)造為如圖2所示且在上文描述的輪胎 根據(jù)需要將呈現(xiàn)出改善的低滾動阻力和操縱性。如圖3所示，圖2中
有效的低重量、低滾動阻力的輪胎既是高效的又保持了操縱性能。圖 2所示的輪胎與現(xiàn)有的產(chǎn)品控制輪胎70、 72和74相比，其質(zhì)量降低 22%、實驗室滑行滾動阻力改善39%且實驗室4點滾動阻力改善36 %，且具有幾乎相當?shù)牟倏v性。
權(quán)利要求
1. 一種充氣子午線輪胎，其具有周向延伸的輪胎赤道平面，所述輪胎包括胎體和位于所述胎體的徑向外部的胎面，所述胎體包括至少一個胎體增強簾布層、相對的胎圈部分以及相對的側(cè)壁，所述胎體增強簾布層具有在所述相對的胎圈部分之間延伸的主要部分以及一對翻折部分，各翻折部分均從所述主要部分的一端延伸，各胎圈部分均具有胎圈芯和位于各胎圈芯的外部的增強腔體，所述腔體位于所述主要部分和所述至少一個增強簾布層的一個翻折部分之間，所述輪胎其特征在于切片包布層位于所述輪胎的各胎圈部分中的各個所述增強腔體中，且鄰近所述至少一個胎體增強簾布層，其中，所述切片包布層為短切碳纖維和芳族聚酰胺復(fù)合增強彈性材料層。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的輪胎，其特征在于，所述切片包布層 定位成與所述胎體增強簾布層翻折部分相鄰且在其軸向內(nèi)部。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的輪胎，其特征在于，所述切片包布層 定位成與所述胎體增強簾布層主要部分相鄰且在其軸向外部。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的輪胎，其特征在于，所述切片包布層 具有范圍在0.005英寸至0.015英寸的厚度。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的輪胎，其特征在于，所述切片包布層 沿切片包布層中間截面具有大致恒定的厚度，所述中間截面在切片包 布層徑向外端和鄰近所述胎圈芯的切片包布層徑向內(nèi)端之間延伸，且 所述切片包布層位于所述胎體簾布層主要部分和翻折部分之間，以及 所述胎體包括單個的胎體增強簾布層。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的輪胎，其特征在于，所述輪胎側(cè)壁具有 徑向高度SH，所述徑向高度SH從接近胎圈芯的徑向內(nèi)端延伸且延伸 至接近所述胎面的徑向外端，所述輪胎具有斷面寬度SW，所述斷面 寬度SW定位在距所述胎圈芯的所述側(cè)壁徑向高度的0.4倍到0.44倍的范圍內(nèi)，且所述斷面寬度SW在徑向上定位成距所述切片包布層的徑向外端在0.1〃英寸到0.3〃英寸的范圍內(nèi)。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的輪胎，其特征在于，所述胎面包括由相 對低的滾動阻力的混合物所形成的徑向內(nèi)部第一層，以及由含硅混合 物所形成的徑向外部第二層。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的輪胎，其特征在于，所述輪胎側(cè)壁具有 徑向高度SH，所述徑向高度SH從接近胎圈芯的徑向內(nèi)端延伸且延伸 至接近所述胎面第一層的徑向外端，所述輪胎具有斷面寬度SW,所 述斷面寬度SW定位在距所述胎面第一層的所述側(cè)壁徑向高度的0.6 倍至0.56倍的范圍內(nèi)。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的輪胎，其特征在于，所述斷面寬度SW 在徑向上定位成距所述切片包布層的徑向外端在0.1〃英寸到0.3〃英 寸的范圍內(nèi)。
10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的輪胎，其特征在于，所述切片包布層 沿切片包布層中間截面具有范圍在0.005英寸至0.015英寸的大致恒 定的厚度。
全文摘要
本發(fā)明涉及充氣輪胎。具體而言，涉及一種充氣子午線輪胎，其具有用于代替?zhèn)鹘y(tǒng)三角膠的切片包布，該切片包布位于胎體主要部分和翻折部分之間。該切片包布層可由短切碳纖維和芳族聚酰胺復(fù)合增強彈性材料層組成。該輪胎側(cè)壁具有徑向高度SH和斷面寬度SW，其中斷面寬度SW定位在從胎圈芯所測量的側(cè)壁徑向高度SH的0.4倍至0.44倍的范圍內(nèi)。斷面寬度SW在徑向上可進一步地定位成距切片包布層的徑向外端在0.1″到0.3″英寸的范圍內(nèi)。胎面可為雙層結(jié)構(gòu)，包括由相對低的滾動阻力的混合物所形成的徑向內(nèi)部第一層以及由含硅混合物所形成的徑向外部第二層。
文檔編號B60C9/02GK101462466SQ200810184980
公開日2009年6月24日 申請日期2008年12月18日 優(yōu)先權(quán)日2007年12月18日
發(fā)明者A·A·戈德斯坦, D·R·赫貝爾, G·F·包洛格, L·M·米西克-加夫尼, M·S·斯庫里奇, T·D·馬特 申請人:固特異輪胎和橡膠公司