CN100439129C - 充气轮胎 - Google Patents

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Abstract

一种充气轮胎，其包括：胎面胶(2)，该胎面胶被设置在呈环形布置的一层或多层胎体帘布层形式的胎体(1)的胎冠的外周侧处；带束层(5)，其被设置在胎面胶(2)和胎体(1)之间并由两层带束层(3，4)构成，并且带束层帘线(10)在各层之间互相交叉，每根带束层帘线(10)在其相对轮胎周向以45-80°倾角倾斜时延伸；一层或多层周向增强层(6，7)，其被设置在带束层(5)的内周侧处并且其为基本上沿轮胎周向延伸的呈波状或Z字形弯曲的帘线(9)，其中，使位于内周侧处的带束层(7)的宽度(L)大于周向增强层的宽度(M)，而使位于外周侧处的带束层的宽度(N)小于周向增强层的宽度(M)。

Description

充气轮胎
技术领域
本发明涉及一种充气轮胎，其具有改善的耐久性和抗不均匀磨损性，并且主要适用于载重车辆，例如卡车、公共汽车等。
背景技术
在载重充气轮胎中，通常将带束层设置在胎体的胎冠部分的外周侧处，以增强胎面部分。主要采用由多层带束层构成的交联带束层(这些带束层的帘线互相交叉)，或采用由一层带束层构成的斜交带束层(该带束层包含相对于轮胎的圆周方向沿一个方向倾斜的帘线)作为带束层。
当在这种充气轮胎中充入气压时，在位于胎面的带束层帘线的切割端处的胎肩部分中，带束层的环箍效果变得小于胎面中央部分，从而使带束层在胎肩部分处的尺寸增大量变得比在胎面中央部分处的大。结果，与胎肩部分相对应的胎面胶的一部分变形，使其尺寸相对于其它部分增大，这就存在一个问题，即，容易在带束层和胎面胶之间产生脱层损坏。
在具有不超过60％的扁平率的轮胎中，带束层尺寸的增大量在胎肩部分处趋向于变得更大。
作为抑制带束层在胎肩部尺寸增大的对策，建议并且通常使用在带束层的内周侧或外周侧处、或在带束层之间布置包含沿圆周方向延伸的波状或成Z字形帘线的周向增强层。在这种情形中，能够抑制带束层在胎肩部尺寸的增大，以防止脱层损坏并改善胎肩部分的耐久性。
然而，在具有上述结构的轮胎中，产生了新的问题，尽管可以抑制在充入内压过程中带束层的尺寸增大导致的脱层损坏，由于周向增强层沿横向断面的弯曲刚度较小，如果轮胎在行驶过程中压在例如石块及类似的凸起物上，该带束层和周向增强层将变形，从周向增强层的侧边缘的位置开始相对于横向以较大的倾斜角度形成一凹坑，这样在该带束层中产生的横向剪切应力增大，并且应力和压力集中到带束层的侧边缘处，从而产生脱层损坏。
为了解决该问题，JP-A-2000-62411提出了一种充气轮胎，其中，在带束层的内周侧处设置一周向增强层，并且具有比周向增强层的宽度更宽的宽度的带束层增强层被设置在带束层的外周侧处，该带束层增强层相对于轮胎圆周方向的帘线角度大于带束层相对于轮胎圆周方向的倾斜帘线角度。
根据该建议，该带束层增强层大大有助于增加轮胎横向断面的弯曲刚度，这样即使轮胎行驶过程中压在例如石块及类似的凸起物上时，带束层和周向增强层在压在凸起物的位置处沿径向向内的位移很小，并且变形的起始点向上移至带束层增强层的侧边缘处，由此能够使带束层和周向增强层的扭曲变形相对于横向成一微弱的倾斜角。这样，能够抑制在该带束层中产生的横向剪切应力，以防止由于应力和压力集中到带束层的侧边缘处而导致的脱层损坏。
然而，在这种轮胎中存在一个问题，由于周向增强层设置于带束层的内周侧并且带束层增强层还被设置于带束层的外周侧处，所以轮胎的总重量过大。另外，根据近期轮胎的扁平率进一步降低，有必要考虑带束层和带束层增强层之间的脱层损坏。
本发明将要解决传统技术中的上述问题，并提供一种载重充气轮胎，其能够在具有用于增强周向刚度的增强层布置的结构中和甚至在低扁平率的轮胎中，在不增加整个轮胎的总重量的情况下防止带束层的横向侧边缘位置处的耐久性变差。
发明内容
根据本发明，提供一种充气轮胎，其包括：一胎体，所述胎体由在一对胎圈部分之间呈环状延伸的一层或多层胎体帘布层构成；置于胎体的胎冠部分的外周侧处的胎面胶；置于胎面胶和胎体之间的带束层，所述带束层包括两层带束层，所述的两层带束层的帘线互相交叉并相对于轮胎圆周方向以45-80°的倾角延伸；一层或多层周向增强层被设置在该带束层的内周侧处并包含基本上沿轮胎圆周方向延伸的波状或Z字形帘线，其中，使位于内周侧处的带束层的宽度大于周向增强层的宽度，并且使位于外周侧处的带束层宽度小于周向增强层的宽度，周向增强层的宽度为轮胎断面宽度的60-80％，并且位于内周侧处的带束层宽度为轮胎断面宽度的80-90％，位于外周侧处的带束层宽度为轮胎断面宽度的20-50％。
如上所述，当具有周向增强层的轮胎在行驶过程中压在例如石块及类似的凸起物上时，由于周向增强层沿横向的弯曲刚度较小，带束层和周向增强层将从周向增强层侧边缘开始产生凹进形式的大变形，结果，在该带束层中产生的横向剪切应力增大，这就存在一个问题，在带束层的每一末端处容易产生脱层损坏。
根据本发明，由于带束层帘线具有相对于轮胎圆周方向的45-80°的大倾角，能够在带束层自身的横向断面中产生较高的弯曲刚度，从而抑制在行驶到凸起上时的偏移，并且变形起始点上移到位于内周侧处的带束层的边缘处，这样能够降低随着带束层变形的倾角，可以使带束层中产生的横向剪切应力变小，以防止在带束层端部处的脱层损坏。
此外，给带束层自身赋予了增强沿横向断面的弯曲刚度的功能，因此，与将带束层增强层设置在带束层的外周侧处并包含相对轮胎圆周方向倾斜很大角度的帘线的轮胎相比，不需要增加轮胎的总重量就能够防止在带束层端部处的脱层损坏。
并且，使得位于外周侧处的带束层宽度比周向增强层的窄，这样在不导致增加轮胎的总重量的情况下就能够保持保护位于内周侧处的带束层的功能，而位于外周侧处的带束层侧边缘能够与位于内周侧处的带束层侧边缘分离，由此防止在带束层侧端部产生的脱层损坏。
当带束层中的帘线相对于轮胎的圆周方向的角度小于45°时，沿轮胎横向的弯曲刚度的增强效果较小，而当其超过80°时，防止在带束层端部处产生脱层损坏的效果不足。
在本发明的优选实施例中，周向增强层的宽度为轮胎断面宽度的60-80％，位于内周侧处的带束层宽度为轮胎断面宽度的80-90％，位于外周侧处的带束层宽度为轮胎断面宽度的20-50％。
根据该实施例，考虑到实际行驶试验和室内试验，适用于实际产品的规格被限定在该充气轮胎中。
当周向增强层的宽度小于轮胎断面宽度的60％时，在充入气压过程中，轮胎尺寸的增大量的抑制效果变小，当其超过80％时，周向增强层的侧边不能充分与位于内周侧处的带束层侧端脱离，并且防止带束层侧边缘处的脱层损坏的效果变小。
当位于内周侧处的带束层宽度小于轮胎断面宽度的80％时，抑制设置周向增强层导致的轮胎横向弯曲刚度的降低、以防止周向增强层在侧边缘处脱层损坏的效果变小，并且防止胎肩部分不均匀磨损的效果也变小。但是，当位于内周侧处的带束层宽度超过轮胎断面宽度的90％时，由于需要沿胎肩部分的弯曲部分来弯曲带束层，存在导致次品的担心，并且如果在胎肩垫胶部分产生切割损坏，这就存在暴露带束层而容易产生问题的担心。
当位于外周侧处的带束层宽度小于轮胎断面宽度的20％时，保护位于内周侧处的带束层的效果不充分，当其超过50％时，将导致重量的大幅度增加，并且位于外周侧处的带束层侧端接近位于内周侧处的带束层侧端，从而容易导致内和外带束层的侧端之间的脱层损坏。
在本发明的另一优选实施例中，厚度为0.5-2.5mm的缓冲橡胶层置于周向增强层的侧端与位于内周侧处的带束层之间。
通常，由于这些层的帘线相对于轮胎圆周方向的角度之间的差异，在周向增强层的侧端和带束层之间导致剪切应力，从而容易导致脱层损坏。根据本发明，能够在周向增强层的侧端部分与带束层之间保持一恰当的空间，从而防止在这些层之间导致脱层损坏。
当缓冲橡胶层的厚度小于0.5mm时，防止脱层损坏的效果变小并且难以生产，而当其超过2.5mm时，带束层的布置有缓冲橡胶层的部分被朝外周侧升起，对应于该部分的胎面胶变薄，结果，如果在胎面的表面上产生切割损坏，就存在这样的问题，即，切割损坏容易到达该带束层。
在本发明的其它优选实施例中，位于内周侧处的带束层宽度为踏面宽度的85-105％。
在该情形中，通过位于内周侧处的带束层抑制胎肩部分的不均匀磨损的效果更加能够得到保证。当位于内周侧处的带束层宽度小于踏面宽度的85％时，抑制不均匀磨损的效果变小，而当其超过105％时，由于需要沿胎肩部分的弯曲部分来弯曲带束层，存在导致次品的担心，并且，如果在胎肩垫胶部分产生切割损坏，则存在暴露带束层而容易产生问题的担心。
附图说明
图1是在根据本发明一实施例的半个轮胎中的胎面部分的横向剖视图；以及
图2是表示在图1所示轮胎的胎面部分中的增强结构的展开图。
具体实施方式
将参照以下附图对本发明的实施例进行论述。
图1是在根据本发明一实施例的半个轮胎中的胎面部分的横向剖视图。在图中，附图标记1为胎体，附图标记2为布置在胎体的胎冠部分的外周侧处的胎面胶。
包括两层带束层3、4的带束层5被布置于在未示出的胎圈芯之间呈环形延伸的胎体1和胎面橡胶2之间，而两层周向增强层6、7被布置于带束层5的内周侧的附近。优选地，厚度为0.5-2.5mm的缓冲橡胶层8置于周向增强层7的侧端和带束层4之间。
位于内周侧的带束层4宽度L为轮胎断面宽度W的80-90％，周向增强层6、7的宽度M为轮胎断面宽度的60-80％，位于外周侧的带束层3宽度N为轮胎断面宽度W的20-50％。
图2为一展开图，表示在图1中所示的胎面部分的加强结构。
每一周向增强层6、7通过如下方式形成，即，以波形或之字形(例如相对于轮胎圆周方向以相同的幅度和周期或不同的相位的三角形波、正方形波或正弦波等)延伸多条帘线9(例如钢丝帘线或芳族聚酰胺帘线)并涂覆以橡胶涂层。
通过将多条帘线10布置成相对于轮胎的圆周方向以45-80°朝左向上倾斜并涂覆以橡胶涂层形成带束层3。通过将多条帘线10延伸成使其相对于圆周方向以与带束层3的帘线10相同的角度朝右向上倾斜并涂覆以橡胶涂层形成带束层4。
根据上述结构，在不增加轮胎总重量的情况下，能够防止带束层侧端的脱层损坏以及在带束层与周向增强层之间的脱层损坏。
例子
为了评估根据本发明的载重充气轮胎的带束层的耐久性和对不均匀磨损的抵抗性，每一具有较低扁平率、轮胎尺寸为315/60R22.5，385/55R22.5，445/50R22.5，435/45R22.5以及495/40R22.5的载重充气轮胎被安装于各已认可的轮辋上并被充入900kPa的气压，该轮胎被安装于测试车辆上行驶100,000km，然后研究带束层部分中是否出现裂纹以及在胎面胎肩部分中是否发生不均匀磨损。结果如表1所示。
表1
  扁平率(％)   周向增强层宽度/轮胎断面宽度(％)   内周侧带束层宽度/轮胎断面宽度(％)   外周侧带来层宽度/轮胎断面宽度(％)   内周侧带束层宽度/踏面宽度(％)   周向增强层与内周侧带束层之间的距离(mm)   带束层耐久性(是否存在裂纹)   抗不均匀磨损性(是否存在不均匀磨损)   抗切割性(是否受到路面切割)
  示例轮胎1   60   63   81   23   88   1   不存在   不存在   不存在
  示例轮胎2   55   75   85   38   102   1.5   不存在   不存在   不存在
  示例轮胎3   50   68   83   30   97   1.5   不存在   不存在   不存在
  示例轮胎4   45   72   88   46   91   2   不存在   不存在   不存在
  示例轮胎5   40   70   85   35   99   2.3   不存在   不存在   不存在
  示例轮胎6   50   58   78   19   97   1.5   不存在   存在   不存在
  示例轮胎7   50   82   92   52   97   1.5   不存在   不存在   存在
  示例轮胎8   50   68   83   30   97   2.7   不存在   不存在   存在
  示例轮胎9   50   68   83   30   83   1.5   不存在   存在   不存在
  示例轮胎10   50   68   83   30   107   1.5   不存在   不存在   存在
  比较轮胎   40   53   78   71   99   0.5   存在   不存在   不存在
从表1中示例轮胎和对比轮胎的比较可见，并不是在所有示例轮胎中都导致在带束层末端处脱层的发生，并且带束层的耐久性好。
示例轮胎1-5覆盖了本发明的所有特征，并满足所有性能(如带束层耐久性、抗不均匀磨损性和抗切断性)。
当示例轮胎1-5与示例轮胎6比较时，示例轮胎1-5的抗不均匀磨损性比示例轮胎6更好，在该示例轮胎6中，周向增强层的宽度和轮胎断面宽度的比值小于权利要求2中的下限的60％。
当示例轮胎1-5与示例轮胎7比较时，示例轮胎1-5的抗切割性比示例轮胎7更好，在该示例轮胎7中，周向增强层的宽度和轮胎断面宽度的比值大于在权利要求2中的上限的80％，。
当示例轮胎1-5与示例轮胎8比较时，示例轮胎1-5的抗切割性比示例轮胎8更好，在该示例轮胎8中，缓冲橡胶层的厚度大于在权利要求3中2.5mm的上限。
当示例轮胎1-5与示例轮胎9比较时，示例轮胎1-5的抗不均匀磨损性比示例轮胎9更好，在该示例轮胎9中，位于踏面内周侧的带束层宽度与踏面宽度的比小于在权利要求4中的下限的85％。
当示例轮胎1-5与示例轮胎10比较时，示例轮胎1-5的抗切割性比示例轮胎10更好，在该示例轮胎10中，位于踏面内周侧的带束层宽度与踏面宽度的比高于在权利要求4中的上限的105％。
工业应用
如上所述，根据本发明，在带束层中的帘线相对于轮胎圆周方向的角度被设置为高达45-80°，由此在带束层自身中可以实现沿横向断面的高弯曲刚度，从而当轮胎行驶到凸起上时，位移被抑制，变形起点被上移到位于内周侧处的带束层的侧边缘处，从而使倾斜角随着带束层变形而降低，由此可以使在带束层中产生的横向剪切应力变小而防止在带束层端部处的脱层损坏。此外，在带束层自身中提供了增强沿横向断面的弯曲刚度的功能，因此，与其中带束层增强层(其包含相对圆周方向倾斜很大角度的帘线)被置于带束层外周侧上的轮胎相比，不需要增加轮胎的总重量就能够防止在带束层端部处的脱层损坏。并且，可以使位于外周侧的带束层的宽度比周向增强层的宽度窄，这样，在不增加轮胎的总重量的条件下能够保持保护位于内周侧处的带束层的功能，而位于外周侧处的带束层的侧端能够与位于内周侧处的带束层的侧端分离，以防止在各带束层每一侧端处导致的脱层损坏。

Claims (3)

1.一种充气轮胎，包括：一胎体，所述胎体由在一对胎圈部分之间呈环状延伸的一层或多层胎体帘布层构成；置于胎体的胎冠部分的外周侧处的胎面胶；置于胎面胶和胎体之间的带束层，所述带束层包括两层带束层，所述的两层带束层的帘线互相交叉并相对于轮胎圆周方向以45-80°的倾角延伸；一层或多层周向增强层，其被设置在该带束层的内周侧处并包含基本上沿轮胎圆周方向延伸的波状或Z字形帘线，其中，使位于内周侧处的带束层的宽度大于周向增强层的宽度，并且使位于外周侧处的带束层宽度小于周向增强层的宽度，周向增强层的宽度为轮胎断面宽度的60-80％，并且位于内周侧处的带束层宽度为轮胎断面宽度的80-90％，位于外周侧处的带束层宽度为轮胎断面宽度的20-50％。
2.如权利要求1所述的充气轮胎，其特征在于，厚度为0.5-2.5mm的缓冲橡胶层被置于周向增强层的侧端与位于内周侧处的带束层之间。
3.如权利要求1或2所述的充气轮胎，其特征在于，位于内周侧处的带束层宽度为踏面宽度的85-105％。
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