專利名稱：：摩托車輪胎及其制造方法
技術領域：
：本發(fā)明涉及一種充氣輪胎，更特別地涉及一種裝有胎面增強帶、適于在崎嶇不平地面行駛的摩托車輪胎。通常，當用于崎嶇不平地面的摩托車輪胎在崎嶇不平地面行駛時，將其充氣到80-120kPa的輪胎氣壓，與公路上輪胎(on-roadtire)的輪胎氣壓相比，該氣壓是相對較低的。因此，為了使輪胎本身具有剛性，將這種摩托車輪胎的胎體設為斜交結構(bias)或半子午線(semi-radial)結構，該結構包括胎體簾線構成的兩個交叉簾布層。傳統(tǒng)上，該斜交或半子午線輪胎的胎面部設有包括兩個由平行簾線構成的交叉簾布層的緩沖層，該平行簾線相對于輪胎圓周方向成20-50度角排列。在歐洲專利公開No.EP-1097824-A2中，用于公路上使用的摩托車子午線輪胎被公開，其中代替上述緩沖層，胎面部設有由螺旋狀卷繞的鋼簾線制成的螺旋狀帶束。該鋼簾線由絞合成LXM結構(L，M:整數(shù))比如3X3結構的波浪形鋼絲和非波浪形鋼絲組成，這使得簾線具有可變的拉伸彈性模量，其可從0拉伸連續(xù)增加到1.0%拉伸。在具有斜交結構或半子午線結構的胎體的情況中，胎體在輪胎硫化期間的所謂硫化拉伸相對于子午線胎體結構變大。換句話說，胎體在輪胎赤道線處的外徑變大或者胎體的圓周長度變大超過子午線胎體結構。于是，如果上述螺旋狀帶束用于具有斜交結構或半子午線結構的胎體的輪胎中，那么螺旋狀帶束沿輪胎圓周方向的拉伸變得不能滿足硫化伸長，這導致有缺陷的模制或帶束簾線的斷裂。因此，難以制造市場上可接受的摩托車輪胎。此外，帶束的環(huán)帶效果變得不足，于是，不能提高胎面部的剛性，并且不能獲得良好的操作穩(wěn)定性。此外，高速耐久性降低。緩沖層可整體地提高胎面剛性，但與螺旋狀帶束相比，其提高周向剛性的效果較差。如果胎面部的周向剛性被提高，那么輪胎在摩托車加速期間的牽引力可被提高。另一方面，如EP-1097824-A2所公開的，如果為實現(xiàn)特定的簾線特性而使用波浪狀鋼絲，那么獲得的鋼簾線具有如下趨勢簾線的絞合結構變得不穩(wěn)定，這在制造生胎期間變得難以處理。此外，如果將螺旋狀帶束結合到在相對較低輪胎氣壓下使用的用于崎嶇不平地面的摩托車輪胎，那么由于帶束簾線幾乎平行于輪胎圓周方向延伸，故帶束簾線在行駛期間以及在越過凸起時會重復地經(jīng)受較大的彎曲變形。因此，與EP-1097824-A2中公開的用于公路上使用的摩托車輪胎相比，需要更大的耐彎曲變形的耐疲勞性以及更大的斷裂強度。
發(fā)明內容因此，本發(fā)明的目的在于提供一種摩托車輪胎，其中通過使用非常細的鋼絲以及用于螺旋狀帶束的鋼簾線上的LXMXN結構，帶束簾線具有特定的拉伸特性以及所需的耐疲勞性和斷裂強度，于是其變得可以將螺旋狀帶束與斜交結構或半子午線結構的胎體組合，從而在加速期間獲得增大的牽引力而不引起上述缺點。根據(jù)本發(fā)明，摩托車輪胎包括胎面部、一對胎側壁部、一對胎圈部、經(jīng)由胎面部和胎側壁部在胎圈部之間延伸的環(huán)形胎體、以及在胎面部中的設置在胎體徑向外側的帶束，其中胎體包括至少兩個由相對于輪胎圓周方向成20-80度角排列的胎體簾線構成的胎體簾布層，并且?guī)芍辽僖桓鶐熅€制成，該帶束簾線螺旋狀卷繞成至少一個簾布層或層。上述帶束簾線是通過如下步驟形成的鋼簾線首先將多根即L根鋼絲絞合在一起形成初級股；接著將多根即M根初級股二次絞合在一起形成二級股；并且將多根即N根二級股最后絞合在一起形成鋼簾線，其中每根鋼絲具有0.08-0.20mm的絲徑(d)。上述鋼簾線具有低拉伸彈性模量范圍和高拉伸彈性模量范圍，其中在低拉伸彈性模量范圍內的鋼簾線的拉伸彈性模量低于在高拉伸彈性模量范圍內的鋼簾線的拉伸彈性模量，在低拉伸彈性模量范圍與高拉伸彈性模量范圍之間的拐點位于鋼簾線的2%拉伸與7%拉伸之間，并且導致鋼簾線2%拉伸所需的張力不超過60牛頓。上述低拉伸彈性模量范圍存在于零拉伸與拐點處的拉伸之間，高拉伸彈性模量范圍存在于拐點處的拉伸與鋼簾線的斷裂伸長之間。圖1是根據(jù)本發(fā)明的摩托車輪胎的橫截面圖。圖2所示為以螺旋狀卷繞成帶束的橡膠帶的形式嵌入面層橡膠的帶束簾線的透視圖。圖3為圖示LXMXN結構的橫截面圖，此時L=M=N=3。圖4為顯示帶束簾線的負荷_拉伸曲線的例子的示意圖。圖5為顯示如表1所示的下述試驗輪胎實施例1實施例3中的帶束簾線的負荷-拉伸曲線的示意圖。圖6為顯示胎面花紋的例子的一部分胎面部的展開視圖。具體實施例方式現(xiàn)在將結合附圖對本發(fā)明的實施方式進行詳細說明。在圖中，根據(jù)本發(fā)明的摩托車輪胎1被設計成以約80_120kPa的相對較低輪胎氣壓下在崎嶇不平地面使用。摩托車輪胎1包括胎面部2、一對胎側壁部3、一對其內均具有胎圈芯5的胎圈部4、經(jīng)由胎面部2和胎側壁部3在胎圈部4之間延伸的斜交結構或半子午線結構的胎體6、以及在胎面部2中的設置在胎體6的徑向外側的帶束7。然而，沒有設置緩沖層。此外，作為輪胎領域眾所周知地，帶束和緩沖層是胎面增強簾布層，它們之間的主要區(qū)別在于簾線角。也就是說，帶束的簾線角基本上為零，即相對于輪胎圓周方向成0至約5度。緩沖層的簾線角大于帶束的簾線角，例如，相對于輪胎圓周方向成20-50度。為了允許具有較大傾斜角(bankangle)的拐角，胎面部2中的胎面表面2S向外凸出地彎曲，同時經(jīng)由輪胎赤道線C從胎面邊緣Te向另一胎面邊緣延伸，并且對應于胎面寬度TW的輪胎的最大截面寬度在胎面邊緣Te之間。胎體6包括至少兩個由胎體簾線構成的簾布層，其中為提高胎體剛性從而提高輪胎必需的剛性，尤其是較大的橫向剛性用于在相對較低輪胎氣壓下使用的輪胎，每一簾布層中的胎體簾線相對于輪胎圓周方向成20-80度角排列，使得每一簾布層中的胎體簾線變成與緊鄰簾布層中的胎體簾線交叉。在本實施方式2中的胎體6僅由兩個胎體簾布層6A和6B制成。考慮到在崎嶇不平地面的操作穩(wěn)定性，優(yōu)選每一簾布層中的胎體簾線的簾線角不超過75度，更優(yōu)選不超過70度，更進一步優(yōu)選為不超過67度，但優(yōu)選相對于輪胎圓周方向不低于50度。有機纖維簾線，例如尼龍、人造絲、聚酯等可合適地用于胎體簾線。在本實施方式中，尼龍簾線被使用。每一胎體簾布層6A和6B經(jīng)由胎面部2和胎側壁部3在胎圈部4之間延伸，并且圍繞每一胎圈部4中的胎圈芯5從輪胎的軸向內側到輪胎的軸向外側向上卷起，從而在胎圈部之間形成一對向上卷起部分6b和環(huán)形主要部分6a。為了增強胎圈部4，在主要部分6a與每一向上卷起部分6b之間，設置由硬橡膠制成、并從胎圈芯5開始以錐形方式徑向向外延伸的胎圈三角膠8。帶束7由至少一根帶束簾線制成，該帶束簾線圍繞胎體螺旋狀卷繞成至少一個層或簾布層7A(在該實施方式中，卷繞成單個簾布層7A)。在制造生胎期間，為了提高帶束的生產(chǎn)效率，例如，如圖2所示，其內多根帶束簾線沿其長度方向彼此平行地嵌入的面層橡膠G的帶9可多次卷繞成帶束。嵌入的帶束簾線的數(shù)目優(yōu)選為2-5根。然而，也可以使用其內嵌入單根帶束簾線的帶9。根據(jù)本發(fā)明，帶束簾線10是具有LXMXN結構的鋼簾線11。LXMXN結構是絞合結構，其中首先將L根鋼絲(f)絞合在一起形成初級股12，然后將M根初級股12二次絞合在一起形成二級股13，并且將N根二級股13最后絞合成鋼簾線11。至于鋼絲(f)，使用具有0.08-0.20mm絲徑的非常細的鋼絲。L、M和N優(yōu)選設置為2-4。圖3所示為其中L=M=N=3，即3X3X3結構的實施例。并且所有的鋼絲具有基本上相同的絲徑(d)。為穩(wěn)定絞合結構，該結構是尤其優(yōu)選的。如果L、M或N低于2，即為1，那么變得難以獲得下述拉伸特性。如果超過4，那么會導致簾線不必要的重量增加。在由初級股和二級股形成的鋼簾線11中，由于其高度絞合的結構，故與傳統(tǒng)的簾線相比，簾線的初始階段的拉伸變得較大。因此，鋼簾線11具有顯示出如圖4所示的兩個線性部分的拉伸特性。也就是說，鋼簾線11的負荷-拉伸曲線具有從原點0延伸到拐點P附近的點的低拉伸彈性模量范圍Yl；從拐點P附近的點向上限或斷裂點延伸的高拉伸彈性模量范圍Y2。此外，拐點P向高拉伸一側移動。于是，在低拉伸彈性模量范圍Yl中，拉伸彈性模量被限制到很小的值。此處，將拐點P定義為負荷_拉伸曲線與從交點Pp開始平行于簾線負荷的軸線繪制的直線之間的交點，交點Pp在處于低拉伸彈性模量范圍Yi中的負荷-拉伸曲線的線性部分Yla的延長線與處于高拉伸彈性模量范圍Y2中的負荷_拉伸曲線的線性部分Y2a的延長線之間。此處，負荷-拉伸曲線是通過以線性標尺或比例尺繪制負荷和拉伸的數(shù)值而獲得的曲線。該特性來自上述絞合結構，因此，與預定形狀(波浪狀)的鋼絲相比，簾線的拉伸特性和結構變得更穩(wěn)定。為了使拐點P向高拉伸一側進一步移動，優(yōu)選最后絞合的扭矩長度P3大于第二次絞合的扭矩長度P2，而第二次絞合的扭矩長度P2大于第一次絞合的扭矩長度Pl(Pl<P2<P3)。當絲徑(d)低于0.08mm時，即使總的鋼絲數(shù)增加，也變得難以提供簾線所需的斷裂強度。如果絲徑(d)超過0.20mm，那么拐點P接近原點或零伸長點，從而不能獲得高拉伸的有益效果。因此，絲徑(d)不低于0.08mm，但不超過0.20mm。如圖4所示，滿足如下條件是重要的拐點P處的拉伸(印)設置為不低于2.0%,優(yōu)選為不低于3.0%，進一步優(yōu)選為不低于3.5%;但不超過7.0%，優(yōu)選為不超過6.0%，進一步優(yōu)選為不超過5.5%。并且簾線在2%拉伸處的負荷F，即導致鋼簾線2%拉伸所需的張力不超過60牛頓，優(yōu)選為不超過50牛頓，進一步優(yōu)選為不超過45牛頓，更進一步優(yōu)選為不超過30牛頓；但不低于5牛頓，優(yōu)選為不低于10牛頓。上述設置的原因是在斜交或半子午線胎體結構的情況中，與子午線胎體結構相比，硫化伸長變大，并且?guī)熅€受到高達約60牛頓的張力。因此，如果在拐點P處的拉伸(ep)較小，那么帶束簾線在輪胎硫化期間的拉伸位于高拉伸彈性模量范圍Y2中。于是，硫化伸長變得不足以將輪胎壓在模具的內表面上，這導致有缺陷的模制。當受到約60牛頓的張力時，如果拉伸較小，那么產(chǎn)生有缺陷的模制這一相同的問題。否則，帶束簾線會斷裂。另一方面，如果在拐點P處的拉伸太大，那么在硫化生胎中的帶束簾線10在操作條件下的張力不能達到高拉伸彈性模量范圍Y2，因此，帶束不能較好地表現(xiàn)其功能。于是，輪胎剛性以及輪胎的響應性降低，從而變得難以提高加速期間的操作穩(wěn)定性和牽引力。進一步優(yōu)選簾線在3%拉伸處的負荷F不超過120牛頓，更優(yōu)選不超過60牛頓。簾線10在60牛頓負荷處的拉伸為2.5%-5.5%。從0%拉伸到約3%拉伸，拉伸彈性模量是恒定的，即負荷_拉伸曲線是線性的。在帶束簾布層7A中，優(yōu)選簾線密度設定為15-50根簾線每5cm簾布層寬度。在該實施方式中，如圖6所示，胎面部2設有由多個具有近似長方形頂面的塊區(qū)B組成的塊狀花紋。在該實施例中的塊區(qū)B包括單排沿周向排列的相對較大尺寸的中間塊區(qū)Bl；兩排沿周向排列的位于軸向最外側的肩部塊區(qū)B3；以及兩排沿周向排列的中間塊區(qū)B2。中間塊區(qū)Bl以基本恒定的間距沿周向排列。中間塊區(qū)B2和肩部塊區(qū)B3以基本恒定的間距沿周向排列，其間距小于中間塊區(qū)Bl的間距。胎面花紋并不限于該圖案，但塊狀花紋是優(yōu)選的。在任一情況中，胎面花紋的陸地/海洋比優(yōu)選設定為10%-50%。作為本領域眾所周知的，陸地/海洋比(land/searatio,L/S)是指胎面部2中的陸地面積(接地面積)與海洋面積(非接觸面積)的比值。在該具體實例中，陸地面積(L)是塊區(qū)Bi、B2和B3的頂面的總面積。海洋面積(S)等于胎面部的總面積減去陸地面積(L)。同時，上述摩托車輪胎1按如下方式制造通過將包括生胎體、生帶束、生膠部件比如胎面橡膠、胎側壁橡膠、胎圈膠和胎圈三角膠，以及其他部分的原材料組裝在一起來制造生胎；接著將生胎放入模具中并通過加熱生胎以及在生胎的內部加壓來硫化。在生胎的制造中，將胎體塑造成環(huán)形形狀，并通過在環(huán)形形狀的胎體的徑向外側上螺旋狀卷繞上述未硫化的面層橡膠帶來形成未硫化的帶束。對比試驗使用具有表1所示規(guī)格的帶束簾線制備具有圖1所示輪胎結構的尺寸為90/100-21(輪輞尺寸19X2.15)的試驗輪胎，接著測試每一試驗輪胎加速期間的牽引力、操作穩(wěn)定性以及耐久性。除了帶束簾線之外，所有試驗輪胎具有如下相同的結構和規(guī)格?！刺ンw〉簾布層數(shù)兩層簾線角+65度和-65度簾線材料尼龍簾線結構2100dtex/2簾線密度30根/5cm<帶束>簾布層數(shù)如表1所示帶束簾線如表1所示簾線角近似為零簾線密度25根/5cm用于試驗輪胎實施例1-實施例3中的帶束簾線的負荷_拉伸曲線如圖5所示。(1)加速期間的牽引力以及操作穩(wěn)定性試驗后輪裝有充氣到SOkPa的試驗輪胎的250cc摩托車在輪胎試驗場中預備的崎嶇不平地面上行駛，并以輪胎參照1為第3級為基準，將試驗駕駛員對加速期間的牽引力和操作穩(wěn)定性(基于阻尼性能、拐彎性能等)的評估分成5個級別，其中級別數(shù)越大越好。(2)耐久性上述摩托車在崎嶇不平試驗場上行駛4小時。然后，拆開輪胎并目測檢查帶束簾線是否斷裂。試驗結果如表1所示。由試驗結果可知，加速期間的牽引力和操作穩(wěn)定性得到提高，而沒有降低簾線耐久性以及產(chǎn)生有缺陷的模制。<table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table>權利要求一種摩托車輪胎，其包括胎面部，一對胎側壁部，一對胎圈部，經(jīng)由胎面部和胎側壁部在胎圈部之間延伸的環(huán)形胎體，以及在胎面部中的設置在胎體徑向外側的帶束，其中所述胎面部具有胎面表面，所述胎面表面向外凸出地彎曲，并從一個胎面邊緣向另一胎面邊緣延伸，使得輪胎的最大截面寬度位于所述胎面邊緣之間，所述胎體包括至少兩層由胎體簾線構成的交叉簾布層，所述胎體簾線相對于輪胎圓周方向成20-80度角排列，所述帶束包括至少一個由至少一根螺旋狀卷繞的帶束簾線構成的帶束簾布層，所述帶束簾線是由多根即N根最終絞合在一起的二級股組成的鋼簾線，每一根二級股由多根即M根第二次絞合在一起的初級股組成，每一根初級股由多根即L根第一次絞合在一起的鋼絲組成，并且每一根鋼絲具有0.08-0.20mm的絲徑(d)，所述鋼簾線具有低拉伸彈性模量范圍和高拉伸彈性模量范圍，其中在低拉伸彈性模量范圍內的鋼簾線的拉伸彈性模量低于在高拉伸彈性模量范圍內的鋼簾線的拉伸彈性模量，低拉伸彈性模量范圍與高拉伸彈性模量范圍之間的拐點位于鋼簾線的2％拉伸與7％拉伸之間，并且導致鋼簾線2％拉伸所需的張力不超過60牛頓，所述低拉伸彈性模量范圍存在于零拉伸與所述拐點處的拉伸之間，所述高拉伸彈性模量范圍存在于所述拐點處的拉伸與所述鋼簾線的斷裂伸長之間。2.如權利要求1所述的摩托車輪胎，其特征在于，所述L、M和N為24。3.如權利要求1或2所述的摩托車輪胎，其特征在于，所述第一次絞合的扭矩長度Pl小于所述第二次絞合的扭矩長度P2，所述第二次絞合的扭矩長度小于所述最終絞合的扭矩長度P3。4.如權利要求1所述的摩托車輪胎，其特征在于，所述第一次絞合的扭矩長度Pl小于所述第二次絞合的扭矩長度P2，所述第二次絞合的扭矩長度小于所述最終絞合的扭矩長度P3，并且所述L、M和N為3。5.如權利要求1所述的摩托車輪胎，其特征在于，所述至少一根帶束簾線嵌入面層橡膠的帶中，并且所述帶束由多個所述帶的繞組組成。6.如權利要求5所述的摩托車輪胎，其特征在于，所述嵌入帶中的至少一根帶束簾線的數(shù)目為1。7.如權利要求5所述的摩托車輪胎，其特征在于，所述嵌入帶中的至少一根帶束簾線的數(shù)目為2-6。8.如權利要求1所述的摩托車輪胎，其特征在于，所述張力不超過30牛頓。9.如權利要求1所述的摩托車輪胎，其特征在于，所述拐點在3%拉伸與5.5%拉伸之間。10.一種用于制造如權利要求5所述的摩托車輪胎的方法，包括如下步驟通過將至少包括未硫化胎體和未硫化帶束的原材料組裝在一起來制造生胎；以及通過加熱生胎并對生胎的內部加壓來硫化模具中的生胎，其中制造生胎的步驟包括在環(huán)形形狀的胎體的徑向外側上螺旋狀卷繞所述面層橡膠的所述帶。全文摘要一種摩托車輪胎，其包括環(huán)形胎體，其包括兩個由相對于輪胎圓周方向成20-80度角排列的簾線構成的胎體簾布層；和帶束，其包括至少一個由設置在胎體徑向外側的由至少一根螺旋狀卷繞的簾線構成的簾布層。該帶束簾線由直徑為0.08-0.20mm、絞合成L×M×N結構的鋼絲制成。該帶束簾線具有低拉伸彈性模量范圍和高拉伸彈性模量范圍，其中在低拉伸彈性模量范圍與高拉伸彈性模量范圍之間的拐點位于簾線的2％拉伸與7％拉伸之間，并且導致帶束簾線2％拉伸所需的張力不超過60牛頓。文檔編號G01M17/02GK101804772SQ20091026052公開日2010年8月18日申請日期2009年12月11日優(yōu)先權日2009年2月16日發(fā)明者福本徹申請人:住友橡膠工業(yè)株式會社