CN100469603C

CN100469603C - 充气轮胎及其制造方法

Info

Publication number: CN100469603C
Application number: CN200410104979.3A
Authority: CN
Inventors: 三木洋二郎
Original assignee: Sumitomo Rubber Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Rubber Industries Ltd
Priority date: 2004-02-10
Filing date: 2004-12-20
Publication date: 2009-03-18
Anticipated expiration: 2024-12-20
Also published as: CN1654237A; EP1564030A2; EP1564030B1; EP1564030A3; US20050173041A1; JP2005225278A

Abstract

一种充气轮胎，它包括在胎圈部之间延伸并通过胎面部和一对胎侧壁部的胎体，以及在每个胎侧壁部中设置于胎体轴向外侧的胎侧壁橡胶，其中，所述胎侧壁橡胶由沿轮胎周向连续缠绕的橡胶条的堆叠体形成，且所述堆叠体包括：轴向设置在胎体一侧的内层，其周围缠绕着交叠宽度为橡胶条宽度的30-90%的橡胶条；和轴向设置在内层的外侧以形成胎侧壁部的外表面的外层，其周围缠绕着交叠宽度不超过橡胶条宽度20%的橡胶条，大应变区域中的外层中橡胶条的交叠宽度不超过橡胶条宽度的10%，其中，大应变区域是包括作为其中心线的最大应变位置、且宽度为轮胎高度的20%的圆周区域；且最大应变位置是指在标准载荷施加状态下产生于胎侧壁部外表面上沿轮胎径向的拉伸应变ε的最大值的位置。

Description

充气轮胎及其制造方法

技术领域

本发明涉及一种充气轮胎及其制造方法，其中胎侧壁橡胶由在轮胎周向上缠绕橡胶条得到的堆叠体形成，更特别涉及一种能够有效防止胎侧壁橡胶开裂的充气轮胎。

背景技术

近年来提出了一种充气轮胎，如图7所示，其中，胎侧壁橡胶g是由在轮胎周向上螺旋形缠绕一带状未硫化橡胶条“a”而得到的堆叠体b形成。

由于上述胎侧壁橡胶能在不使用大尺寸的橡胶挤出机的情况下制造，工厂和设备能被制得紧凑。此外，不必对橡胶挤出机中的喷嘴进行替换和调节，而这在传统做法中针对每一种轮胎都是需要进行的。这对于近年来的大项目小规模生产的大趋势而言是巨大的好处。

然而，通常地，在胎侧壁橡胶g中，相邻橡胶条之间的接合面S的边界成为硫化后强度上的弱点。此外，接合面S的边界露在胎侧壁橡胶g的外表面。此外，施加载荷时，在胎侧壁橡胶的外表面上产生很大的应力。结果是，容易在由堆叠体b构成的胎侧壁橡胶g中从暴露点Q开始开裂，在该暴露点Q中接合面S的边界出现在外表面上。当裂纹沿着接合面S的边界生长时，轮胎的耐用性显著降低。在这种情况下，相邻橡胶条的交叠宽度越大，在胎侧壁橡胶的外表面上产生的暴露点Q就越多。因此，这样的轮胎中会更为显著的产生上述裂纹。

发明内容

本发明是考虑到上述问题作出的，且本发明的目的是提供一种充气轮胎及其制造方法，其通过改进堆叠体的结构使得在不破坏良产率的同时能够有效地抑制在胎侧壁橡胶的外表面上产生裂纹。

按照本发明的一个方面，充气轮胎包括在胎圈部之间延伸并通过胎面部和一对胎侧壁部的胎体；以及在每个胎侧壁部中设置于胎体轴向外侧的胎侧壁橡胶；其中，所述胎侧壁橡胶由沿轮胎周向连续缠绕的橡胶条的堆叠体形成，且所述堆叠体包括：轴向设置在胎体一侧的内层，其周围缠绕着交叠宽度为橡胶条宽度的30-90％的橡胶条，和轴向设置在内层的外侧以形成胎侧壁部的外表面的外层，其周围缠绕着交叠宽度不超过橡胶条宽度20％的橡胶条，大应变区域中的外层中橡胶条的交叠宽度不超过橡胶条宽度的10％，其中，大应变区域是包括作为其中心线的最大应变位置、且宽度为轮胎高度的20％的圆周区域；且最大应变位置是指在标准载荷施加状态下产生于胎侧壁部外表面上沿轮胎径向的拉伸应变ε的最大值的位置。

按照本发明的另一方面，制造这种轮胎的方法包括制造生胎和在模具中硫化生胎的步骤，该生胎包括在胎圈部之间延伸并通过胎面部和一对胎侧壁部的胎体，以及在每个胎侧壁部中设置于胎体轴向外侧的胎侧壁橡胶，其中，所述胎侧壁橡胶由沿轮胎周向连续缠绕的未硫化橡胶条的堆叠体形成，且所述堆叠体包括：轴向设置在胎体一侧的内层，其周围缠绕着交叠宽度为橡胶条宽度的30-90％的橡胶条，和轴向设置在内层的外侧以形成胎侧壁部的外表面的外层，其周围缠绕着交叠宽度不超过橡胶条宽度20％的橡胶条，大应变区域中的外层中橡胶条的交叠宽度不超过橡胶条宽度的10％，其中，大应变区域是包括作为其中心线的最大应变位置、且宽度为轮胎高度的20％的圆周区域；且最大应变位置是指在标准载荷施加状态下产生于胎侧壁部外表面上沿轮胎径向的拉伸应变ε的最大值的位置。

现在将结合附图详细描述本发明的实施方式。

附图说明

图1是按照本发明的充气轮胎的一个实施方式的横截面图；

图2是其中所用橡胶条的横截面图；

图3是制造生胎的步骤的横截面图；

图4是生胎的横截面图；

图5表示在胎侧壁外表面上产生的拉伸应变的分布图；

图6A和6B分别表示生胎制造步骤的另一个实施方式图；以及

图7是传统充气轮胎的横截面图。

具体实施方式

在图1中，按照本发明的充气轮胎1包括胎面部2，一对胎侧壁部3，一对具有胎圈芯5的胎圈部4，在胎圈部4之间延伸的胎体6，在胎面部2中径向设置于胎体外侧的带束层7。在本实施方式中，轮胎用于客车，图1表示标准状态下轮胎的横截面图，标准状态是指轮胎安装在标准轮辋上并被充气膨胀至标准压力但不施加轮胎载荷的状态。

因此，标准轮辋是JATMA中规定的“标准轮辋”，ETRTO中的“测量轮辋”，TRA中的“设计轮辋”等，但是，在客车轮胎的情况下，将180kPa用作标准压力。标准压力是JATMA中规定的“最大空气压力”，ETRTO中的“膨胀压力”，TRA中“各种冷膨胀压力的轮胎载荷限制”表中给出的最大压力等，但是，在客车轮胎的情况下，将180kPa用作标准压力。

此外，在本说明书中，只要未作其他具体限定，轮胎各个部分的尺寸均是由标准状态所规定的数值构成。

胎体6包括至少一个帘线的帘布层6A，它以与轮胎赤道C成70-90度角径向设置，并且在胎圈部4之间延伸并通过胎面部2和胎侧壁部3，并绕着胎圈部5从轮胎的轴向内侧到轮胎的轴向外侧卷起以形成一对卷起部6b和其间的主部6a。对于胎体帘线，根据轮胎的应用，可以使用钢丝帘线或者有机纤维帘线如尼龙、人造纤维、聚酯和芬芳聚酰胺等。

每一胎圈部4都在胎体帘线主部6a和卷起部6b之间设置有自胎圈芯5径向向外延伸并逐渐变细的橡胶三角胶8。

带束层7包括至少两个涂以橡胶的平行帘线的交叉帘布层，该平行帘线与轮胎赤道成15-35度角设置。在本实施例中，带束层7由径向的外帘布层7B和径向的内帘布层7A组成。

此外，胎侧壁橡胶3G在每个胎侧壁部3中轴向设置在胎体6的外侧。在本实施方式中，胎侧壁橡胶3G的径向外边缘覆盖了胎面橡胶2G的轴向外边缘。上述轮胎被称为胎侧壁覆盖胎面(sidewall over tread，SOT)结构。本发明不限于具有上述结构的轮胎，例如，还可以是胎面覆盖胎侧壁(tread over sidewall，TOS)结构，在该结构中，胎侧壁橡胶3G的径向外边缘被胎面橡胶2G的轴向外边缘覆盖。

胎侧壁橡胶3G由在轮胎周向上连续地缠绕橡胶条P得到的堆叠体10形成。

图2显示未硫化的橡胶条P的横截面的实施方式。橡胶条P构造成为连续的带状。

堆叠体10包括设置在胎体6的一侧内的轴向内层11，和设置在其外侧并形成胎侧壁部3的外表面3S的轴向外层。按照本实施方式的堆叠体10由包括内层11和外层12的两层构成。

如图1所示的充气轮胎的制造方法包括制造生胎GT和在模具中硫化生胎GT的步骤。

图3显示了制造按本实施方式的生胎GT的步骤。在图3中，通过直接在胎体6的外侧缠绕橡胶条P而形成内层11。在本实施方式中，未硫化的橡胶条P在胎体6被环形充气的定形状态下绕着未硫化胎体6的外表面缠绕。此外，在本实施方式中，橡胶条P从胎圈部4一侧往胎面部2一侧缠绕。从而，被前一个缠绕的橡胶条Pi的径向外部被后一个缠绕的橡胶条Pi+1所覆盖。但是，相反的，当然可以从胎面部2一侧往胎圈部4一侧缠绕橡胶条P。

此外，在内层11中，橡胶条P以交叠宽度Wi在轮胎周向上依次缠绕，交叠宽度Wi为橡胶条宽度Wg的30-90％。内层11形成堆叠体10的主要部分。因此，在本实施方式中内层11具有相对大的厚度。为了使最终的堆叠体10具有所希望的最终横截面形状K，将内层11的最终横截面形状设置成与最终横截面形状K相似但略小的形状。此外，在内层11中，橡胶条P在交叠宽度Wi在橡胶条宽度Wg的30-90％范围内适当改变的时候缠绕。因此，可以使得内层11的最终横截面形状类似于各种最终横截面形状K。在这种情况下，如果橡胶条P的交叠宽度Wi小于橡胶条宽度Wg的30％或大于其90％，则难以得到所希望的横截面形状。

图4显示了生胎GT的横截面形状，通过沿轮胎周向在内层的外侧缠绕橡胶条P来形成外层12。按照本实施方式的外层12形成为薄片状涂层。外层12以与内层11相同的方式构造，橡胶条P从胎圈部4一侧往胎面部2一侧依次缠绕，但也可以反向构造。

外层12的橡胶条P可以与内层11的橡胶条P相同，或可以在横截面、橡胶组合物等方面不同。在本实施方式中，外层12的橡胶条P的宽度Wg基本上与内层11的橡胶条的P相同，但是，用厚度Tg稍小的结构来作为实施例。在这种情况下，该结构不受此限制。

此外，在外层12中，以不超过橡胶条宽度Wg20％的小交叠宽度Wo来缠绕橡胶条P。因此，外层12可以覆盖由内层11形成的橡胶条P的接合面Si的边界暴露点Qi，且能够将暴露点Qi限制于轮胎内部。此外，在外层12中，橡胶条P的交叠宽度Wo较小，接合面So的边界暴露点Qo比内层11的小。

因此，橡胶条宽度Wg优选在5-50mm的范围内，其厚度Tg优选在0.5-3.0mm的范围内。在宽度Wg小于5mm的情况下，用于形成堆叠体10的缠绕数趋向于增多，且工作效率下降。相反的，在宽度Wg大于50mm的情况下，难以获得所需的形状。此外，在橡胶条P的厚度Tg小于0.5mm的情况下，橡胶条容易在缠绕的中间破裂，且缠绕变得困难。相反的，在厚度Tg大于3.0mm的情况下，在堆叠体10的外表面上会形成阶梯状的大的凹面和凸面。由于上述凹面和凸面容易在硫化后作为刮痕残留并导致开裂，因此不受优选。

将生胎GT在模具中硫化和成型来制造充气轮胎1。因此，在按本发明的充气轮胎1中，由于胎侧壁橡胶3G的表面上不会形成大量的暴露点Qi，故可以有效地抑制裂纹的产生。在未硫化状态的外层12中，橡胶条P的交叠宽度Wo优选等于或大于1.0mm，更优选等于或大于2.0mm。在交叠宽度Wo小于1.0mm的情况下，存在橡胶条P的交叠部分因硫化时的拉伸而被移动以至于相互分开的风险，这种结构不是优选的。

此外，存在的趋向是，随着轮胎变形时产生于外表面3S在轮胎径向上的拉伸应变ε的增加，胎侧壁部的外表面3S上产生裂纹。因此，在本实施方式中，在胎侧壁部3的大应变区域Yε处，外层12的交叠宽度Wo不超过橡胶条宽度Wg的10％。

因此，大应变区域Yε是包括作为其中心线的最大应变位置Qε、且宽度Z为轮胎高度H(如图1所示)的20％的圆周区域。如图5所示的最大应变位置Qε是指，在标准载荷施加状态下产生于胎侧壁部外表面3S上沿轮胎径向的拉伸应变ε的最大值的位置。此外，标准载荷施加状态是指轮胎被安装在标准轮辋上，用标准压力充气并施加标准载荷的状态。标准载荷是JATMA中的“最大载荷能力”，ETRTO中的“载荷能力”的88％，TRA中上述表中给出的最大值等。

图5显示了上述标准载荷施加状态下拉伸应变ε和自胎圈基线BL起的径向高度之间的关系。从图中明显看出，最大应变位置Qε是靠近扶壁部的位置。此外，拉伸应变ε相对较大地产生于最大应变位置Qε附近的大应变区域Yε。因此，在区域Yε中，通过使外层12的橡胶条P的交叠宽度Wo等于或小于橡胶条宽度Wg的10％，可以进一步减少暴露点Qo，并可以更有效地抑制裂纹。

此外，因为上述相同原因，通过把外层12中橡胶条P在轮胎径向上的接合面So的边界位置从最大应变位置Qε处移开，可以有效地抑制裂纹。

此外，在轮胎1具有上述SOT结构的情况下，例如，如图6A所示，生胎的堆叠体10可以通过在圆柱体F上缠绕橡胶条P来形成。在这种情况下，首先绕靠模F的外侧缠绕外层12，随后，绕其外侧缠绕内层11。此外，堆叠体10能以倒置的状态被粘附到已粘附有胎面橡胶2G的定形状态胎体6的侧部。

此外，在轮胎具有TOS结构的情况下，例如，如图6B所示，生胎的堆叠体10可以这样形成：首先在缠绕在靠模F上的圆柱形胎体帘布层6A的侧部的外侧缠绕内层11然后依次缠绕外层12，随后将胎体帘布层6A定形成环形并在其上粘附胎面橡胶2G。

按照本发明的特别优选的实施方式已经给出了详细地描述，但是，本发明不限于这些例举的实施方式，并且能够通过各种改变来实现。

对比测试

对基于表1中的规格试制的轮胎评估抗裂性能。通过测量所制成轮胎在周向上四个位置的各个横切面中各个橡胶条的交叠宽度的平均值来表示交叠宽度Wi和Wo。

此外，通过下列操作来评估抗裂性能：将轮胎在80℃的干燥状态下保留于烘箱中12天；在内压为220kPa和载荷为150％标准载荷的条件下以50km/h的速度进行转鼓试验；测量直到胎侧壁外表面产生裂纹的所行驶的时间。通过设定对比实施例1为100而得到的指数来进行评估。数值越大，抗裂性能越好。

测试结果等如表1所示，可以认定，实施例轮胎的抗裂性能显著提高。

Claims

1.一种充气轮胎，它包括：

在胎圈部之间延伸并通过胎面部和一对胎侧壁部的胎体；和

在每个胎侧壁部中设置于胎体轴向外侧的胎侧壁橡胶；其特征在于，

所述胎侧壁橡胶由在轮胎周向上连续缠绕的橡胶条的堆叠体形成，且

所述堆叠体包括：

轴向设置在胎体的一侧的内层，其周围缠绕着交叠宽度为橡胶条宽度的30-90％的橡胶条；和

轴向设置在内层的外侧以形成胎侧壁部分的外表面的外层，其周围缠绕着交叠宽度不超过橡胶条宽度20％的橡胶条，

大应变区域中的外层中橡胶条的交叠宽度不超过橡胶条宽度的10％，

其中，大应变区域是包括作为其中心线的最大应变位置、且宽度为轮胎高度的20％的圆周区域；且

最大应变位置是指在标准载荷施加状态下产生于胎侧壁部外表面上沿轮胎径向的拉伸应变ε的最大值的位置。

2.如权利要求1所述的充气轮胎，其特征在于，

所述橡胶条宽度在5-50mm的范围内。

3.如权利要求1所述的充气轮胎，其特征在于，

所述橡胶条厚度在0.5-3.0mm的范围内。

4.如权利要求1所述的充气轮胎，其特征在于，

在标准载荷施加状态下产生于胎侧壁部外表面上沿轮胎径向的拉伸应变ε的最大值的最大应变位置位于外层中相邻橡胶条之间接合面边界之外的位置。

5.一种充气轮胎的制造方法，其特征在于，该方法包括步骤：

制造生胎，和

在模具中硫化生胎，

所述生胎包括：

在胎圈部之间延伸并通过胎面部和一对胎侧壁部的胎体；和

在每个胎侧壁部中设置于胎体轴向外侧的胎侧壁橡胶；其中，

所述胎侧壁橡胶由沿轮胎周向连续缠绕的未硫化橡胶条的堆叠体形成，且

所述堆叠体包括：

轴向设置在胎体一侧的内层，其周围缠绕着交叠宽度为橡胶条宽度的30-90％的橡胶条；和

轴向设置在内层的外侧以形成胎侧壁部的外表面的外层，其周围缠绕着交叠宽度不超过橡胶条宽度20％的橡胶条，

6.如权利要求5所述的制造充气轮胎的方法，其特征在于，所述橡胶条的宽度在5-50mm的范围内。

7.如权利要求5所述的制造充气轮胎的方法，其特征在于，所述橡胶条的厚度在0.5-3.0mm的范围内。