專利名稱：具有優(yōu)化胎圈包布的輪胎的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明主要涉及輪胎制造，并且更具體地涉及一種輪胎部件例如胎圈包布。
背景技術(shù)：
輪胎制造商們由于技術(shù)的進(jìn)步以及高度競(jìng)爭(zhēng)性的工業(yè)環(huán)境而不斷研發(fā)出更加復(fù)雜的設(shè)計(jì)方案。具體地，輪胎設(shè)計(jì)者們?yōu)榱藵M足消費(fèi)者的需求而設(shè)法在輪胎中使用多種橡膠化合物。在每個(gè)輪胎中使用多種橡膠化合物可能會(huì)導(dǎo)致需要在現(xiàn)場(chǎng)為制造商的各條輪胎生產(chǎn)線提供大量的化合物。出于成本和效率的原因，由于與每一種化合物相關(guān)聯(lián)的可觀費(fèi)用，因此輪胎制造商們要設(shè)法限制現(xiàn)有化合物數(shù)量。每一種化合物通常都需要使用班伯里密煉機(jī)，這就會(huì)涉及高額的基建投資。而且，班伯里密煉機(jī)難以混合堅(jiān)固或堅(jiān)硬的橡膠化合物。從班伯里密煉機(jī)中生成的化合物通常都被運(yùn)往輪胎成型車間，因此就需要額外的運(yùn)輸成本?；衔锏谋４嫫谑怯邢薜模⑶胰绻麤]有在確定的時(shí)段內(nèi)使用就要報(bào)廢。因此希望有一種改進(jìn)的方法和裝置能夠明顯減少對(duì)使用班伯里密煉機(jī)的需求，同時(shí)提供一種裝置和方法用于通過將兩種或多種化合物混合在一起并控制化合物和其他添加劑的比例而在輪胎成型機(jī)中提供定制的混合。非生產(chǎn)性化合物和生產(chǎn)性化合物均可被混合在一起。進(jìn)一步希望在輪胎成型機(jī)中有一種系統(tǒng)提供用促進(jìn)劑制造可定制化合物的能力。而有待解決的另一個(gè)問題是在輪胎成型機(jī)中連續(xù)地生成化合物。一種感興趣的部件是輪胎胎圈包布。對(duì)輪胎胎圈包布感興趣的原因是優(yōu)化的設(shè)計(jì)方案能夠減小輪胎的滾動(dòng)阻力。輪胎胎圈包布根據(jù)使用情況要承受應(yīng)力和應(yīng)變。由于應(yīng)力-應(yīng)變加載本質(zhì)上與具體位置相關(guān)，因此胎圈包布材料的選擇經(jīng)常是一種折衷方案。為了優(yōu)化胎圈包布的設(shè)計(jì)，需要選擇最佳的材料。因此需要一種改善滾動(dòng)阻力的改進(jìn)胎圈包布設(shè)計(jì)。定義
“高寬比”是指輪胎的截面高度與其截面寬度之比?！拜S向，，和“軸向地”是指平行于輪胎旋轉(zhuǎn)軸線的線路或方向?！疤トΑ被颉疤トπ尽蓖ǔＪ侵赴ōh(huán)形抗拉元件的輪胎部分，徑向內(nèi)胎圈與將輪胎固定至由簾布線纏繞的輪輞有關(guān)并且被成形為具有或者不具有其他的加強(qiáng)元件，例如鋼絲圈外包布、胎跟加強(qiáng)層、膠芯或填充物、胎趾護(hù)層和胎圈包布?！皫鴮咏Y(jié)構(gòu)”或“加強(qiáng)帶束層”是指胎面以下的、織造或非織造的、未錨定至胎圈的、并且相對(duì)于輪胎赤道面具有的左右簾線角度均在17度到27度范圍內(nèi)的、平行簾線構(gòu)成的至少兩個(gè)環(huán)形層或簾布層?！靶苯缓煵驾喬ァ笔侵柑ンw簾布層內(nèi)的加強(qiáng)簾線相對(duì)于輪胎赤道面以約25度-65度的角度從胎圈到胎圈跨越輪胎對(duì)角延伸，簾布線在交替層內(nèi)以對(duì)角延伸。“緩沖層”或“輪胎緩沖層”的含義與帶束層或帶束層結(jié)構(gòu)或加強(qiáng)帶束層相同?！疤ンw”是指切割為適于拼接長度的或者已經(jīng)拼接為圓柱形或環(huán)形的輪胎簾布層材料和其他輪胎部件的疊層。在將胎體硫化以形成模制輪胎之前可以將附加部件加至胎體?！爸芟颍?，是指沿垂直于軸向的環(huán)形胎面的表面周邊延伸的線路或方向；它也可以指鄰接圓形曲線集合的方向，其半徑在截面圖內(nèi)看時(shí)確定了胎面的軸向曲率?！昂熅€”是指被用于加強(qiáng)簾布層的包括纖維在內(nèi)的一種加強(qiáng)絞線?！皟?nèi)襯”是指構(gòu)成無內(nèi)胎輪胎內(nèi)表面并且包含輪胎內(nèi)充氣流體的一層或多層彈性體或其他材料?！扒都笔侵竿ǔ１挥糜诩訌?qiáng)防爆型輪胎側(cè)壁的加強(qiáng)件；它也可以指胎面下方的彈性體嵌件。“簾布層”是指由涂有彈性體的徑向布設(shè)或以其他方式布設(shè)的平行簾線構(gòu)成的簾線加強(qiáng)層?！皬较颉焙汀皬较虻亍笔侵秆貜较虺蚧蜻h(yuǎn)離輪胎旋轉(zhuǎn)軸線的方向?！白游缇€結(jié)構(gòu)”是指一層或多層胎體簾布層，其中至少有一個(gè)簾布層具有相對(duì)于輪胎赤道面以65度到90度之間的角度取向的加強(qiáng)簾線。“子午線輪胎”是指帶束層結(jié)構(gòu)或沿周向約束的充氣輪胎，其中從胎圈到胎圈延伸的簾布線相對(duì)于輪胎赤道面以65度到90度之間的簾線角布設(shè)?！皞?cè)壁”是指胎面和胎圈之間的輪胎部分?！皩盈B結(jié)構(gòu)”是指由一層或多層輪胎部件或彈性體部件例如內(nèi)襯、側(cè)壁和可選的簾布層制成的未硫化結(jié)構(gòu)?！吧a(chǎn)性化合物”是指包括促進(jìn)劑、硫以及硫化橡膠所需的其他材料的橡膠化合物。“非生產(chǎn)性化合物”是指不具有以下項(xiàng)目中的一項(xiàng)或多項(xiàng)的橡膠化合物1)促進(jìn)劑；2)硫；或幻一種或多種硫化劑。


通過示例并且參照附圖來介紹本發(fā)明，在附圖中 圖1和圖2是適合用于形成本發(fā)明的混合系統(tǒng)的示意圖； 圖2是圖1中胎圈區(qū)域的應(yīng)力應(yīng)變圖； 圖3是根據(jù)本發(fā)明的輪胎胎圈區(qū)域的第一實(shí)施例的示意圖； 圖4是根據(jù)本發(fā)明的輪胎胎圈區(qū)域的第二實(shí)施例的示意圖；以及圖5是圖3中胎圈區(qū)域的應(yīng)力應(yīng)變圖。
具體實(shí)施方式

I.輪胎結(jié)構(gòu)
圖3示出了本發(fā)明中的輪胎100的胎圈區(qū)域。輪胎可以是轎車輪胎、卡車輪胎、漏氣保用輪胎或適用于其他應(yīng)用的充氣輪胎。輪胎具有常規(guī)的輪胎部件例如在胎面的橫向邊緣終止于胎肩內(nèi)的接地胎面(未示出)。側(cè)壁160從胎肩140伸出并且終止于一對(duì)胎圈部分 180內(nèi)，每一個(gè)胎圈部分180都具有環(huán)形的不可伸展的胎圈芯200。胎圈芯200優(yōu)選由連續(xù)纏繞的單根或單絲鋼線構(gòu)成，并且在第5沈35沈號(hào)美國專利中介紹了一種合適的胎圈芯結(jié)構(gòu)。輪胎100具有從第一胎圈部分180經(jīng)過第一側(cè)壁160、胎面120、第二側(cè)壁部分160延伸至第二胎圈部分180的胎體加強(qiáng)構(gòu)件220。胎體加強(qiáng)構(gòu)件220包括至少一個(gè)加強(qiáng)簾布層。在圖示的實(shí)施例中，設(shè)有第一徑向內(nèi)側(cè)加強(qiáng)簾布層構(gòu)件M0，其末端卷起圍繞胎圈芯200，并且可以進(jìn)一步包括可選的第二徑向外側(cè)加強(qiáng)簾布層構(gòu)件260，其末端卷起圍繞胎圈芯200。每一個(gè)簾布層M0，260均由單層的平行加強(qiáng)簾線構(gòu)成。簾線可以由常用于橡膠制品的簾線加強(qiáng)件的任意材料制成，例如(但并非作為限制)人造纖維、尼龍、聚酯和鋼。優(yōu)選地，簾線由對(duì)橡膠具有高粘合性并且具有高熱阻的材料制成。盡管本實(shí)施例僅示出了兩個(gè)簾布層，但是可以使用任意數(shù)量的胎體簾布層。位于每一個(gè)胎圈部分180和側(cè)壁160的徑向內(nèi)部以內(nèi)的是設(shè)置在胎體簾布層 240, 260和第一胎體簾布層MO的翻起端之間的彈性體膠芯觀0。彈性體膠芯280從胎圈芯200的徑向外側(cè)伸出并且向上伸入側(cè)壁160內(nèi)，截面寬度逐漸減小。膠芯280在輪胎100 的最大截面寬度之前終止。滾動(dòng)阻力與每一個(gè)輪胎部件的能量損失Q直接相關(guān)。能量損失Q正比于G"或損失模量，并且也正比于G'或儲(chǔ)能模量，如下所示
QW *(G'廣1
M是變形指數(shù)。變形指數(shù)可以進(jìn)一步細(xì)分為三種純理論的變形模式 M=+l用于應(yīng)變控制 M=O用于能量控制 M=-I用于應(yīng)力控制
因此根據(jù)具體的輪胎應(yīng)用，輪胎胎圈包布400就可以如圖3中所示被細(xì)分為不同的能量控制、應(yīng)力控制和應(yīng)變控制區(qū)域。圖5示出了向心中型卡車輪胎的有限元分析，其中已經(jīng)分析了胎圈包布并且確定了應(yīng)力區(qū)域。圖5示出的胎圈包布部件具有三個(gè)不同的區(qū)域。輪胎胎圈包布具有第一區(qū)域410，第一區(qū)域410是胎圈包布中的徑向最內(nèi)側(cè)部分并且位于胎圈200的徑向內(nèi)側(cè)。該第一區(qū)域是應(yīng)力控制區(qū)域，并且從胎圈的軸向內(nèi)側(cè)開始，徑向向內(nèi)并且在胎圈下方延伸，并且在胎圈的軸向外側(cè)終止于與胎圈的徑向高度相同的位置。輪胎胎圈包布具有第二區(qū)域420，第二區(qū)域420具有與第一區(qū)域的徑向外端411鄰接的第一端 421。第二區(qū)域具有在胎圈的徑向外側(cè)約1-2個(gè)胎圈直徑的第二端422。根據(jù)應(yīng)力應(yīng)變分析可知，第二區(qū)域?yàn)槟芰靠刂茀^(qū)域。輪胎胎圈包布可以進(jìn)一步被劃分出第三區(qū)域430，第三區(qū)域430從第二區(qū)域徑向向外延伸至胎圈包布的外側(cè)尖端432。第三區(qū)域代表應(yīng)變控制區(qū)域。在每一個(gè)區(qū)域，通過優(yōu)化材料性質(zhì)即可使發(fā)熱量最小化并因此使?jié)L動(dòng)阻力最小化。對(duì)于應(yīng)力控制區(qū)域來說，材料被選擇為使G" /G'的比值最小化。對(duì)于能量控制來說， 使G" /G'或正切角最小化。而對(duì)于應(yīng)變控制來說，使G"最小化。對(duì)于如圖3所示的胎圈包布，第一區(qū)域410由具有的G〃 /G'比值在約0. 2到約 0.M5范圍內(nèi)的材料構(gòu)成。第二區(qū)域420由具有的G〃 /G'比值在約0. 155到約0. 183范圍內(nèi)的材料構(gòu)成。第三區(qū)域430由具有的G" /G'比值在約0.125到約0.133范圍內(nèi)的材料構(gòu)成。
權(quán)利要求
1.一種充氣輪胎，其特征在于胎體，胎體具有一個(gè)或多個(gè)簾線加強(qiáng)的簾布層以及一對(duì)胎圈部分，每一個(gè)胎圈部分都具有至少一個(gè)環(huán)形的不可伸展的胎圈芯，圍繞胎圈芯纏有簾線加強(qiáng)的簾布層，胎面和帶束層加強(qiáng)構(gòu)件被設(shè)置在胎體的徑向外側(cè)，胎圈部分進(jìn)一步的特征在于在胎圈芯的徑向外側(cè)延伸的三角形膠芯和胎圈包布，特征是胎圈包布由至少兩個(gè)區(qū)域構(gòu)成，其中每一個(gè)區(qū)域都由不同的材料構(gòu)成，其中第一區(qū)域從胎圈的軸向內(nèi)側(cè)延伸至胎圈徑向外側(cè)和軸向外側(cè)的端部，并且第二區(qū)域從第一區(qū)域的一端延伸至胎圈包布的徑向外端。
2.如權(quán)利要求1所述的輪胎，其特征在于第一區(qū)域由具有的G"/G'比值在約0.2到約0. 245范圍內(nèi)的材料構(gòu)成。
3.如權(quán)利要求1所述的輪胎，其特征在于第二區(qū)域由具有的G"/G'比值在約0.155 到約0. 183范圍內(nèi)的材料構(gòu)成。
4.如權(quán)利要求3所述的輪胎，其特征在于胎圈包布進(jìn)一步的特征是第三區(qū)域位于徑向外側(cè)尖端，其中第三區(qū)域由具有的G〃 /G'比值在約0.125到約0.133范圍內(nèi)的材料構(gòu)成。
全文摘要
介紹了一種具有優(yōu)化胎圈包布的輪胎，其具有由至少兩個(gè)區(qū)域構(gòu)成的胎圈包布。每一個(gè)區(qū)域都由不同的材料構(gòu)成，其中第一區(qū)域從胎圈的軸向內(nèi)側(cè)延伸至胎圈軸向外側(cè)和徑向外側(cè)的位置。第二區(qū)域從第一區(qū)域的一端延伸至胎圈包布的尖端。各區(qū)域優(yōu)選地通過擠出成形以構(gòu)成一個(gè)粘合的胎圈包布。第一區(qū)域由具有的G″/G′比值在約0.2到約0.245范圍內(nèi)的材料構(gòu)成。第二區(qū)域由具有的G″/G′比值在約0.155到約0.183范圍內(nèi)的材料構(gòu)成。
文檔編號(hào)B29C47/36GK102555691SQ20111043508
公開日2012年7月11日 申請(qǐng)日期2011年12月22日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月22日
發(fā)明者P.C.范里珀 申請(qǐng)人:固特異輪胎和橡膠公司