CN101138938A - 载重轮胎 - Google Patents
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Abstract
一种载重轮胎，其包括：设置在胎体内侧并且延伸到每个胎圈部分中的由不透气橡胶复合物制成的气密层；以及胎圈包布，其由硬质橡胶复合物制成并且包括分别沿着胎圈部分的底面、轴向内表面和轴向外表面延伸的基部分、轴向内部分和轴向外部分。胎圈包布的轴向内部分在气密层的轴向内侧上与气密层重叠。在轴向内部分与气密层之间设置由具有良好粘着性的橡胶复合物制成的第一隔离层。
Description
背景技术
本发明涉及一种充气轮胎，更具体地涉及一种适合应用于诸如卡车/公共汽车轮胎的载重轮胎的胎圈结构。
总体上讲，设计为将在无内胎情况下使用的充气轮胎配置有由不透气的橡胶复合物制成的气密层。气密层从胎圈延伸到胎圈以覆盖轮胎内侧。
与例如轿车轮胎相比，在例如卡车/公共汽车轮胎等载重轮胎的情况下，它们的使用条件非常恶劣，并且载重轮胎经常需要翻新和重复利用。因此，如果反复进行安装和拆卸操作，由于气密层靠近胎趾的那部分会有很多机会直接或者间接地接触轮辋凸缘和轮胎工具并且受到大的力和剪切应力，因而胎趾附近的气密层的密封效果容易劣化。因此，靠近胎趾的部分的密封很有可能会开裂。
发明内容
因此，本发明的目的是提供一种具有非常耐用的胎圈结构的载重轮胎，该胎圈结构能够防止气密层被损坏以及能够经受住多次安装和拆卸操作。
根据本发明，一种载重轮胎包括：
气密层，其由不透气橡胶复合物制成，设置在胎体内侧并且延伸到每个胎圈部分中；以及
胎圈包布，其由硬质橡胶复合物制成并且包括分别沿着每个胎圈部分的底面、轴向内表面和轴向外表面延伸的基部分、轴向内部分和轴向外部分；
胎圈包布的轴向内部分在气密层的轴向内侧上与气密层重叠，并且
在轴向内部分与气密层之间设置第一隔离层，所述第一隔离层由具有良好粘着性的橡胶复合物制成。
因此，气密层的径向内边缘部分以胎圈包布的轴向内部分覆盖以防止气密层的损坏，并且
第一隔离层改进了轴向内部分与气密层之间的结合，并且能够防止由于分离而造成的密封效果的劣化。
附图说明
图1是根据本发明的载重轮胎的横截面图。
图2是其胎圈部分的横截面放大图。
具体实施方式
现在将结合附图详细描述本发明的实施方式。
在图中，根据本发明的载重轮胎1具有胎面部分2；一对胎侧部分3；以及一对轴向间隔的胎圈部分4，每个胎圈部分中具有胎圈芯5，并且配置有经过胎面部分2和胎侧部分3、在胎圈部分4之间延伸的胎体6；以及设置在胎面部分2中的胎体6的径向外侧的带束层7。轮胎1的内表面覆盖有由不透气的橡胶复合物制成的气密层10。
在本申请中，除了另外指出，关于轮胎的不同的尺寸和位置指的是它们在如下条件下的尺寸和位置，即，通过支撑胎圈部分而将未安装在车轮轮辋上的轮胎保持竖直，胎圈部分的胎圈芯之间的距离(从中心到中心)调整到与轮胎安装到标准车轮轮辋并且充气到标准压力但是没有加载轮胎负载时相同的距离。
标准车轮轮辋是标准组织官方认可的用于轮胎的车轮轮辋，标准组织即JATMA(日本和亚洲)、T&RA(北美)、ETRTO(欧洲)、STRO(斯堪的纳维亚)等。
标准压力和标准轮胎负载是由同一组织在气压/最大负载表或者类似表中指定的用于轮胎的最大气压和最大轮胎负载。例如，标准车轮轮辋是JATMA中指定的“标准轮辋(standard rim)”，ETRTO中的“测量轮辋(Measuring Rim)”，TRA中的“设计轮辋(Design Rim)”等。标准压力是JATMA中的“最大气压(maximum air pressure)”，ETRTO中的“充气压力(Inflation Pressure)”，在TRA中的“不同冷充气压力下的轮胎负载极限(Tire Load Limits at Various Cold InflationPressures)”表中给出的最大压力等。标准负载是JATMA中的“最大负载量(maximum load capacity)”，ETRTO中的“负载量(LoadCapacity)”，TRA中的上述表中给出的最大值等。
下面提及的胎圈基线BL是在对应于标准车轮轮辋的车轮轮辋直径的径向位置处平行于轮胎旋转轴线引出的直线。
上述胎体6由具有相对于轮胎赤道线CO成70度到90度范围角径向布置的帘线的至少一个帘布层6A组成，其经过胎面部分2和胎侧部分3在胎圈部分4之间延伸，并且在每个胎圈部分4中从轮胎的轴向内侧到轴向外侧围绕胎圈芯5反包，以形成一对反包部分6b和位于其间的主体部分6a。可以使用例如聚酯、尼龙、人造纤维、芳族聚酰胺等有机纤维帘线或者金属帘线作为胎体帘线。本实施方式中，胎体6由具有相对于轮胎赤道线CO成90度角径向布置的钢丝帘线的单帘布层构成。
带束层7设置在胎体6的胎冠部分并且包括具有平行钢丝帘线的至少三个帘布层，所述至少三个帘布层包括横穿几乎整个胎面宽度延伸的两个交叉缓冲帘布层7A和7B。在这个实施例中，带束层7由具有平行钢丝帘线的四个帘布层构成：钢丝帘线相对于轮胎赤道线CO成50度到70度范围的角设置的径向最内帘布层7A，以及钢丝帘线相对于轮胎赤道线CO成不超过30度的角设置的第二到第四帘布层7B、7C和7D。
如图2所示，每个胎圈部分4配置有上述胎圈芯5、胎圈三角胶8、胎圈加强层9、胎圈包布12以及第一隔离层13。
胎圈芯5是通过将钢丝以预定次序缠绕成特定横截面形状而形成。
在这个实施例中，所述横截面形状是扁平六边形形状，其具有最长的并且大致与胎圈底部4S平行的径向内侧。
胎圈三角胶8设置在胎体6的反包部分6b与主体部分6a之间。胎圈三角胶8从胎圈芯5的径向外侧径向朝外延伸，同时朝其径向外端渐缩。本实施例中的胎圈三角胶8是由胎圈芯5上的径向内加强件8A以及与加强件8A衔接的径向外缓冲件8B构成。缓冲件比加强件软，例如，加强件的日本工业标准(JIS)A-型硬度计硬度是75到90，而缓冲件的该硬度是45到65。
胎圈加强层9以U形横截面形状沿着胎体6延伸，在胎圈底部4S与胎体6的径向内端之间通过，并且因此，该层9具有位于胎圈芯下面的基部分、沿着反包部分6b径向朝外延伸的轴向外部分、以及沿着主体部分6a径向朝外延伸的轴向内部分。胎圈加强层9是由具有相对于轮胎圆周方向成15度到60度范围的角布置的钢丝帘线的一个帘布层构成。
上述气密层10是由不透气橡胶复合物构成，所述不透气橡胶复合物诸如丁基橡胶复合物(butyl-based rubber compound)，相对于橡胶成分的100质量份，其包括至少60质量份的丁基橡胶和/或它的衍生物，优选为至少80质量份，更优选为100质量份。丁基橡胶复合物可以包括一种或者多种二烯橡胶，诸如天然橡胶(NR)、异戊二烯橡胶(IR)、聚丁橡胶(BR)以及丁苯橡胶(SBR)，作为橡胶成分中除丁基橡胶(及其衍生物)之外的其它部分。至于丁基橡胶的衍生物，可以使用诸如氯化丁基橡胶和溴化丁基橡胶的卤化丁基橡胶。除了丁基橡胶及其衍生物，作为代替，还可以使用卤化异丁烯-对甲基苯乙烯共聚物。
气密层10从胎圈到胎圈连续延伸，限定了轮胎内表面，并且如图2所示，其径向内端超越胎圈基线BL到达胎圈底部4S附近的位置。除了边缘，气密层10具有在1.0mm到2.0mm范围的厚度。因此，能够阻止存在于胎腔内的湿气渗入到胎圈部分4中，进而可以避免因此导致的劣化。
在气密层10的外侧，设置第二隔离层11使其完全覆盖气密层10。第二隔离层11的作用是防止由于轮胎硫化过程中的橡胶流动所导致的气密层10与胎体帘线的直接接触并且改进气密层10与胎体6之间的结合。为了这个目的，第二隔离层11是由具有良好粘着性的天然橡胶基复合物制成，相对于橡胶成分的100质量份而言，其包括至少60质量份的天然橡胶(NR)，优选为至少80质量份的天然橡胶，更优选为100质量份的天然橡胶。天然橡胶基复合物可以包括异戊二烯橡胶(IR)和/或聚丁橡胶作为橡胶复合物中除天然橡胶之外的其它部分。
在这个实施方式中，由于设置了胎圈加强层9，在胎圈加强层9的轴向内部分的径向外端之间的范围中，第二隔离层11紧靠在胎体6上。但是，在位于径向外端的径向内侧的范围中，第二隔离层11紧靠在胎圈加强层9上(如果没有配置层9，则紧靠在胎体6上)。
第二绝缘层11的径向内端部分的厚度朝着其径向内端11S逐渐增加。径向内端11S具有与胎圈底面4S平行的、相对较宽的表面。
胎圈包布12由硬质橡胶复合物制成，其JIS A-型硬度计硬度为70到85。鉴于抗磨损性、抗冲击性、抗老化性等，相对于橡胶成分的100质量份而言，包括20到60质量份的天然橡胶(NR)以及80到40质量份的聚丁橡胶(BR)的橡胶复合物适合用来制作胎圈包布12。胎圈包布12包括基部分12A、轴向外部分12B以及轴向内部分12C。基部分12A从胎趾Bt延伸至胎踵Bh，形成胎圈底面4S。轴向外部分12B从胎踵Bh径向朝外延伸，形成胎圈部分4上与轮辋凸缘接触的轴向外表面，并且其径向外边缘与胎侧橡胶衔接。轴向内部分12C从胎趾Bt径向朝外延伸，形成胎圈部分4的轴向内表面。轴向内部分12C从其径向内端到径向外端渐缩。
胎圈包布12的轴向内部分12C在气密层10的轴向内侧上延伸，并且上述第一隔离层13设置在其间。
在轮胎安装/拆卸操作过程中为了防止气密层10被轮辋凸缘和轮胎工具损坏，轴向内部分12C的径向外端距胎趾Bt的径向高度Hb大于3.0mm，并且径向外端定位于胎圈基线BL的径向外侧。但是，鉴于模制效率，高度Hb优选地至多为35.0mm。
第一隔离层13的径向外端(高度Hc)定位于内部分12C的径向外端(高度Hb)的径向外侧(Hb＜Hc)，并且在这两端之间的径向距离(即，高度差Hc-Hb)设置在3mm到10mm的范围中。
在轴向内部分12C与气密层10重叠的范围内，第一隔离层13具有的厚度在不小于0.5mm、优选地不小于0.7mm，但是不大于3.0mm、优选地不大于1.5mm的范围中。
第一隔离层13由天然橡胶基复合物制成，相对于橡胶成分的100质量份而言，天然橡胶基复合物包括至少60质量份、优选为至少80质量份的天然橡胶(NR)。此天然橡胶基复合物可以包括异戊二烯橡胶(IR)和/或聚丁橡胶(BR)作为橡胶成分中除天然橡胶之外的其它部分。因此，在未硫化状态，第一隔离层13具有粘着到胎圈包布12的良好粘着性。因此，当加工生胎时，第一隔离层13能够防止轴向内部分12C从气密层10脱开。这样能够防止由于脱开而导致的高度Hb的减小(以及不期望的变化)。此外，即使在硫化之后，第一隔离层13也能够为轴向内部分12C和气密层10提供良好的粘着性。于是，可以有效地防止轴向内部分12C与气密层10之间的分离破坏。
如果上述第一隔离层13的厚度小于0.5mm，那么在用于制造生的第一隔离层的压延过程中容易发生缺陷(例如穿孔)。如果厚度大于3.0mm，则在压延过程中的发热增加，并且失去所期望的粘着性。
此外，鉴于粘着性，优选地，硫化的第一隔离层13的硬度小于硫化的气密层10的硬度。
顺便提及，添加剂(增强剂、硫化剂、硫化促进剂等)可以添加到上述用于气密层10、胎圈包布12、第一隔离层13和第二隔离层11的复合物中。
为了提高粘着性，可以进一步添加优选为2.0phr到4.0phr的增粘剂，例如苯并呋喃树脂、酚醛树脂、萜烯树脂、石油烃树脂、松脂衍生物等。
第一隔离层13和第二隔离层11能够由相同的复合物制成。这从生产效率、成本等角度方面考虑是优选的。
在本实施方式中，胎圈部分4进一步配置有：
(1)轴向外缓冲层22，其设置在胎圈加强层9的轴向外部分与胎圈包布12的轴向外部分12B之间，并且径向朝外延伸超出胎圈加强层9的径向外端、胎体反包部分6b的径向外端以及轴向外部分12B的径向外端；
(2)中间缓冲层23，其设置在轴向外缓冲层22与胎体反包部分6b之间，并且从胎圈加强层9的轴向外部分的径向外端径向朝外延伸超出胎体反包部分6b的径向外端；以及
(3)轴向内缓冲层24，其设置在缓冲件8B与胎体反包部分6b之间，并且径向朝外延伸超出胎体反包部分6b的径向外端。
每个缓冲层22、23和24均由比胎圈包布12和缓冲件8B软的橡胶复合物制成。上述橡胶层的硬度如下：胎圈包布12＞缓冲层22＞缓冲层23＞缓冲层24＞缓冲件8B。
因此，胎圈加强层9的端头和胎体反包部分6b的端部被包绕在缓冲层22、23和24中，能够有效防止帘布层边缘分离破坏、胎圈芯端部松弛等。
虽然已经描述了本发明的一个特别优选实施方式，所示的实施方式不应该被解释为限制本发明的范围；在不脱离本发明范围的情况下可以有很多的改型。
比较试验
基于图1和图2中所示的结构，准备两类载重子午线轮胎，其中之一是根据本发明的示例性轮胎，另一个是比较轮胎，除了省略了第一隔离层之外，比较轮胎与示例性轮胎相同。
当制造生胎时，在示例轮胎的情况下，使用了包括第一隔离层(即，未硫化窄橡胶条)的气密层(即，未硫化橡胶片)，其中第一隔离层预先施加于其每个边缘部分，而在比较轮胎的情况下，仅仅使用气密层。
第一隔离层、第二隔离层、气密层和胎圈包布的橡胶复合物在表1中示出。
设计高度Hb是25mm，并且未硫化窄橡胶条的宽度和厚度分别为20mm和1mm。最终高度Hb是在100个圆周点测量的。于是计算出100个测量值的平均值、波动幅度(最大与最小值之差)以及标准偏差。由此，示例轮胎标记平均值为25.8mm、波动幅度R为9mm并且标准偏差为1.97，而对比轮胎标记平均值为17.9mm、波动幅度R为30mm并且标准偏差为6.42。
也就是说，在示例轮胎中，高度Hb是稳定的，并且相应地，可以有效地保护气密层10。
表1
| 橡胶复合物 | 第一和第二隔离层 | 气密层 | 胎圈包布 |
| 天然橡胶聚丁橡胶丁基橡胶 | 100---- | ----100 | 4060-- |
| 碳GPFHAFISAF | ----45 | 65---- | --65-- |
| 油增粘剂抗老化剂硬脂酸水锌矿硫化剂(硫)硫化促进剂 | 631.5262.50.7 | 134--1.230.51.5 | ----42313 |
Claims (6)
1.一种载重轮胎，其包括
胎面部分，
一对胎侧部分，
一对轴向间隔的胎圈部分，每个胎圈部分中具有胎圈芯，
在所述胎圈部分之间延伸的胎体，
设置在所述胎体内侧、由不透气橡胶复合物制成的气密层，所述气密层延伸到每个所述胎圈部分中，
胎圈包布，其由硬质橡胶复合物制成并且包括分别沿着每个所述胎圈部分的底面、轴向内表面和轴向外表面延伸的基部分、轴向内部分和轴向外部分，其中，
所述胎圈包布的轴向内部分在所述气密层的轴向内侧上与所述气密层重叠，并且
在所述轴向内部分与所述气密层之间设置第一隔离层，所述第一隔离层由具有良好粘着性的橡胶复合物制成。
2.根据权利要求1所述的载重轮胎，其中，
相对于橡胶复合物的100质量份，所述气密层的不透气橡胶复合物包括至少60质量份的丁基橡胶和/或其衍生物，
相对于橡胶复合物的100质量份，所述胎圈包布的硬质橡胶复合物包括20到60质量份的天然橡胶，并且
相对于橡胶复合物的100质量份，所述第一隔离层的橡胶复合物包括至少60质量份的天然橡胶。
3.根据权利要求1所述的载重轮胎，其中，
所述胎圈包布的轴向内部分径向朝外延伸而超出胎圈基线，并且
所述气密层径向朝内延伸而超出所述胎圈基线。
4.根据权利要求1所述的载重轮胎，其中，
所述第一隔离层的径向外端位于所述胎圈包布的轴向内部分的径向外端的径向外侧。
5.根据权利要求1所述的载重轮胎，其中，
在所述胎圈包布的轴向内部分与所述气密层重叠的范围中，所述第一隔离层具有0.5mm到3.0mm范围的厚度。
6.根据权利要求1所述的载重轮胎，其中，
在所述气密层和所述胎体之间设置第二隔离层，所述第二隔离层由与所述第一隔离层相同的橡胶复合物制成。
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