CN101253059B - 具有侧壁加强件的轮胎 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种具有最大断面宽度(Wm)、在最大断面宽度(Wm)上方的上部(U)和在最大断面宽度(Wm)下方的下部(L)的轮胎(100)包括围绕轮胎(100)圆周地延伸的胎面(102)、一对侧壁(104)、一对胎圈部分(106)和至少一个围绕轮胎(100)从一个胎圈部分(106)圆周地延伸到另一个胎圈部分(106)的胎体帘布层(114，116)。轮胎(100)还包括围绕轮胎(100)圆周地延伸并且布置在轮胎(100)的至少一个胎体帘布层(114，116)和胎面(102)和至少一个侧壁(104)之间的第一和第二加强帘布层(202，204)。第一和第二加强帘布层(202，204)具有止于轮胎(100)的下部(L)中的下端(208，212)。

Description

具有侧壁加强件的轮胎
技术领域
本发明涉及轮胎，并且更特别地，涉及具有侧壁加强件以改进轮胎侧壁性能的轮胎。
背景技术
在充气和加载状态下，子午线轮胎会在轮胎接地宽度的中心处的侧壁区域受到弯矩。由力矩生成的应变和应力与轮胎的侧壁性能直接相关。
此前的调研显示，最大侧壁表面应变发生在轮胎侧壁的刚性最小的区域中。因为在轮胎的加载过程中生成的帘线压缩，在上侧壁区域中的组合帘线张力会减小，并且该区域最不耐侧壁弯曲。因此，最大侧壁表面应变位于上侧壁区域中。
发明内容
具有最大断面宽度、在最大断面宽度上方的上部和在最大断面宽度下方的下部的轮胎包括围绕轮胎圆周地延伸的胎面、一对侧壁、一对胎圈部分和至少一个围绕轮胎从一个胎圈部分圆周地延伸到另一个胎圈部分的胎体帘布层。轮胎还包括围绕轮胎圆周地延伸并且布置在轮胎的至少一个胎体帘布层和胎面和至少一个侧壁之间的第一和第二加强帘布层。第一和第二加强帘布层具有终止于轮胎的下部中的下端。
附图说明
附图连同下面提供的详细说明描述了要求保护的本发明的示例性实施例。在附图和随后的说明中，类似的元件以相同的参考标号表示。附图并不是按比例的并且某些元件的比例被放大以用于说明的目的。
图1是半个轮胎100的一个实施例的剖视图。
图2是图1中轮胎100的一部分的放大透视图。
图3是图1的轮胎100中设置的双加强层的一部分的一个实施例的透视图。
图4是将P255/45R18轮胎与没有侧壁双层加强件的轮胎相比的侧壁表面应变图。
具体实施方式
下面包括在此使用的所选术语的定义。定义包括各个示例和/或落入术语的范围内并且可以用于实施的部件的形式。示例并不用于进行限制。单数和复数形式的术语都在定义内。
“轴向”或“轴向地”是指平行于轮胎旋转轴线的方向。
“圆周”和“圆周地”是指沿平行于赤道平面并且垂直于轮胎的轴向方向的胎面表面的周边延伸的直线或方向。
“赤道平面”是指垂直于轮胎的旋转轴线并且经过轮胎胎面的中心的平面。
“槽”是指以直线、曲线或Z字形方式圆周地延伸的轮胎的胎面中的细长的空的区域。
“侧向”或“侧向地”是指沿轮胎的胎面从轮胎的一个侧壁到另一个侧壁的方向。
“径向”或“径向地”是指垂直于轮胎旋转轴线的方向。
“侧壁”是指位于胎面和胎圈之间的那部分轮胎。
“胎面”是指在正常负载下与道路接触的那部分轮胎。
在该申请中，还参照轮胎的旋转轴线描述方向。术语“向上”和“向上地”指朝向轮胎胎面的总方向，术语“向下”和“向下地”指朝向轮胎的旋转轴线的总方向。因此，当相对定向术语例如“上”和“下”与元件连同使用时，“上”元件比“下”元件间隔更靠近胎面。此外，当相对定向术语例如“上方”或“下方”与元件连同使用时，在另一个元件“上方”的元件比另一个元件更靠近胎面。术语“向内”和“向内地”是指朝向轮胎赤道平面的总方向，而“向外”或“向外地”是指远离轮胎的赤道平面并且朝向轮胎的侧壁的总方向。因此，当相对定向术语例如“内”和“外”与元件连同使用时，“内”元件比“外”元件间隔更靠近轮胎的赤道平面。
图1中所示是半个轮胎100的一个实施例的剖视图。虽然附图中仅仅显示了轮胎100的一半，但是应当理解，轮胎100的另一半是所示一半轮胎的真实的镜像。轮胎100具有赤道平面Ep和从赤道平面Ep到轮胎100的最外侧点(即，点X)测量的最大断面宽度Wm。轮胎100可以被分成两个部分——上部U和下部L。使上部U与下部L分开的是穿过点X绘制的基本上与轮胎100的旋转轴线平行的假想直线Y。上部U是轮胎100中布置在轮胎100的最大断面宽度Wm(以直线Y表示)上方的部分，而下部L布置在轮胎100的最大断面宽度Wm(以直线Y表示)下方。
继续参见图1，轮胎100包括设置在轮胎100的上部U中的胎面102、设置在轮胎100的上部U和下部L中的侧壁104和设置在轮胎100的下部L中的胎圈组件106。胎圈组件106包括胎圈芯108和具有上端112的填充胶条110。
轮胎100包括围绕轮胎100从一个胎圈组件(例如，胎圈组件106)圆周地延伸到另一个胎圈组件(未显示)的胎体帘布层114。胎体帘布层114在外面缠绕胎圈芯108并且向上朝胎面102延伸以形成翻边部118。翻边部118终止于翻边端122。虽然图1中所示的轮胎100包括一个胎体帘布层，但是在可选实施例(未显示)中轮胎100可以包括两个或更多胎体帘布层。
继续参见图1中所示的该实施例，胎体帘布层114的翻边部118具有从翻边端122向胎圈芯108的底部径向地测量的高度H1。优选地，第一翻边部118的高度H1在(从赤道平面Ep处的外胎面表面到胎圈芯108的底部测量的)断面高度H0的大约30％和大约70％之间。在可选实施例(未显示)中，第一翻边部118的高度H1可以依照设计小于断面高度H0的30％或大于断面高度H0的70％。
在一个实施例中，胎体帘布层114包括径向地布置的平行对准的帘线。换句话说，平行对准的帘线基本上垂直于轮胎100的赤道平面Ep定向。在可选实施例中，胎体帘布层可以包括相对于轮胎100的赤道平面Ep偏移的平行对准的帘线。在所有情形下，帘线可以由例如尼龙或聚酯构成。
继续参见图1，轮胎100还包括围绕轮胎100圆周地延伸的第一和第二皮带126、128。第一和第二皮带126、128如图1所示设置在胎面102和第一和第二胎体帘布层114、116之间。第一和第二皮带126、128在轮胎100的台肩区域134附近的位置上分别终止于边缘130、132处。虽然图1中所示的轮胎100具有两条皮带，但是在可选实施例(未显示)中轮胎100可以包括单条皮带或两条以上的皮带。
在一个实施例中，第一和第二皮带126、128包括径向地布置的平行对准的帘线或金属线。在可选实施例中，一或多条皮带可以包括相对于轮胎100的赤道平面Ep偏移的平行对准的帘线或金属线。在所有情形下，帘线或金属线可以由例如钢或其它钢合金构成。
继续参见图1，轮胎100还包括设置在轮胎100的台肩区域134中、分别在第一和第二皮带126、128的边缘130、132和胎体帘布层114之间的皮带边缘插入件136。皮带边缘插入件136具有内端138和外端140。皮带边缘插入件136配置成保护胎体帘布层114免受皮带126、128的边缘的损坏。皮带边缘插入件136由挤压的橡胶构成，但是也可以由另一种弹性材料构成。虽然显示在图1的实施例中，但是皮带边缘插入件136是可选的并且可以在可选实施例(未显示)中省略。
轮胎100还包括设置在胎面102和第一和第二皮带126、128之间的胎冠142。胎冠142可用于帮助将轮胎部件(例如，皮带、帘布层和胎面)保持在一起。胎冠142可以包括例如一或多个聚酯或尼龙织物帘布层。虽然显示在图1的实施例中，但是胎冠142是可选的并且可以在可选实施例(未显示)中省略。
如图1所示，轮胎100还包括设置在轮胎100的胎体帘布层114和胎面102和侧壁104(或其部分)之间的双层加强件144。虽然轮胎100具有双层加强件144，但是加强件在可选实施例(未显示)中可以包括一层或三层或更多层。
图2中所示的是图1中轮胎100的一部分的放大透视图，其更详细地显示了双层加强件144在轮胎100中的位置。双层加强件144包括围绕轮胎100圆周地延伸的第一和第二加强帘布层202、204。第一和第二加强帘布层202、204设置在轮胎100的胎体帘布层114和胎面102和侧壁104之间。第一加强帘布层(或内加强帘布层)202具有下端208，而第二加强帘布层(或外加强帘布层)204具有下端212。
如图2所示的该实施例所示，第二加强帘布层204的下端212在第一加强帘布层202的下端208下方延伸。更具体地，第二加强帘布层204的下端212在第一加强帘布层202的下端208下方延伸一径向距离B1，其在大约3毫米和大约6毫米之间。在可选实施例(未显示)中，第二加强帘布层204的下端212并未在第一加强帘布层202的下端208下方延伸。
继续参见图2，轮胎100还包括具有上端216和下端218的填充胶条插入件214。填充胶条插入件214置于填充胶条112上方、位于加强帘布层202、204和胎体帘布层114之间。填充胶条插入件214配置成充当加强帘布层202、214和胎体帘布层114之间的衬垫。填充胶条插入件214由橡胶构成，但是也可以由另一种弹性材料构成。虽然填充胶条插入件214显示为单独的部件，但是它可以是填充胶条112的伸出部。
第一和第二加强帘布层202、204的下端208、212终止于轮胎100的下部L中。更具体地，第一和第二加强帘布层202、204的下端208、212可以在填充胶条插入件214的上端216下方延伸。换句话说，填充胶条插入件214可以与第一和第二加强帘布层202、204重叠。优选地，第一加强帘布层202的下端208在填充胶条插入件214的上端216下方延伸一径向距离R1，其在大约4毫米和大约6毫米之间。类似地，第二加强帘布层204的下端212在填充胶条插入件214的上端216下方延伸一径向距离R2，其在大约10毫米和大约15毫米之间。
也可以相对于胎体帘布层114的翻边端124讨论第一和第二加强帘布层202、204的下端208、212的末端(termination)。例如，第一和第二加强帘布层202、204的下端208、212可以在胎体帘布层114的翻边端124下方延伸。换句话说，胎体帘布层114的翻边部118与第一和第二加强帘布层202、204重叠。优选地，第二加强帘布层204的下端212在胎体帘布层114的翻边端124下方延伸一径向距离R3，其在大约10毫米和大约15毫米之间(与图2中所示的距离R2大约相同)。类似地，第一加强帘布层202的下端208在胎体帘布层114的翻边端124下方延伸一径向距离R4，其在大约4毫米和大约6毫米之间(与图2中所示的距离R1大约相同)。
虽然图1和2仅仅显示了轮胎100的剖面图的一半，但是双层加强件可以延伸到轮胎100的另一个侧壁(未显示)中，在该另一个侧壁中，双层加强件的下端终止于轮胎100的另一个侧壁(未显示)的下部L中。换句话说，双层加强件可以被称作“半帘布层”加强件，因为它覆盖轮胎100的上半部，并且从轮胎的一个侧壁(例如，侧壁104)的下部L延伸到轮胎100的另一个侧壁(例如，未显示的侧壁)的下部L。
图3中所示的是包括第一和第二加强帘布层202、204的双层加强件144的一个实施例的一部分的透视图。第一加强帘布层202包括封装在橡胶或另一种弹性材料内的第一组平行对准的帘线302。类似地，第二加强帘布层204包括封装在橡胶或另一种弹性材料内的第二组平行对准的帘线304。
如图3所示，双层加强件144显示为具有第一层(即，第一加强帘布层202)和第二层(即，第二加强帘布层204)的整体部件。在这种情形下，双层加强件144可以在未加工轮胎装配过程中作为单个部件安装。在可选实施例(未显示)中，第一和第二加强帘布层202、204可以是不连续的层，它们可以在未加工轮胎装配过程中单独地安装，但是每个配合以在轮胎制造过程结束时形成双层加强件144。
参照图3，第一和第二组平行对准的帘线302、304相对于轮胎100的圆周方向C以角度α定向。优选地，第一和第二组平行对准的帘线302、304相对于轮胎100的圆周方向C以大约45°和85°之间的角度α定向，并且相对于彼此横向地定向。在可选实施例(未显示)中，一或两组平行对准的帘线302、304的角定向可以根据设计而相对于轮胎100的圆周方向C小于45°。另外，一或两组平行对准的帘线302、304可以径向地或圆周地布置。另外，平行对准的帘线302、304不需要横向于彼此定向。
第一加强帘布层202优选地具有大约0.6毫米和大约1.2毫米之间的厚度T1，并且第二加强帘布层204优选地具有大约0.6毫米和大约1.2毫米之间的厚度T2。最优选的，第一加强帘布层202具有大约1.0毫米的厚度并且第二加强帘布层204具有大约1.0毫米的厚度。因此，双层加强件的优选总厚度T3是大约2.0毫米。
在一个实施例中，第一和第二组平行对准的帘线302、304由尼龙构成。在可选实施例中，一或两组平行对准的帘线302、304可以由聚酯、人造丝或钢构成。
通过在轮胎的一个或两个侧壁中设置双层加强件，可以改进轮胎的侧壁性能。例如，当轮胎偏转时，双层加强件向外朝轮胎的侧壁移动，因此增大了轮胎侧壁的刚度。当轮胎侧壁的刚度增大时，轮胎侧壁中的表面应变减小。轮胎侧壁中表面应变的减小可导致轮胎侧壁上表面裂纹的减小、侧壁偏转的减小和/或车辆操作的改进。
下面的实例显示了在轮胎的两个侧壁中设置双层加强件的潜在影响，并且不应解释为限制本发明的范围或精神。
实例1
P255/45R/18轮胎，具有35psi的最大容许充气和1709lb的最大负载容量(下文中被称作“控制轮胎”)，该轮胎被充气至19psi(其最小容许充气)并且安装在夹具上。计算机系统用于模拟控制轮胎以获得控制轮胎在其无载荷状态中的尺寸数据。
然后向控制轮胎施加1709psi的最大载荷以使之偏转。计算机系统然后获得控制轮胎在其加载状态中的尺寸数据。然后将控制轮胎在其无载荷状态下的尺寸数据与控制轮胎在其加载状态下的尺寸数据进行比较，以确定沿着控制轮胎的侧壁上的各个点的实际应变值。
该尺寸数据还用于生成控制轮胎的计算机模拟模型。对控制轮胎的计算机模拟模型进行修改以生成虚拟轮胎。由这些虚拟轮胎可以预测沿着轮胎侧壁上的任意点的表面应变值。在这种情形下，控制轮胎的计算机模拟模型被修改以生成包括半帘布层的双层加强件(尼龙帘线；45°等分但是相对偏移)的虚拟轮胎(在下文中被称作“增强轮胎”)，该半帘布层的双层加强件类似于如上所述并且如图3中所示的一个。
图4显示了将控制轮胎的预测表面应变值与增强轮胎的预测表面应变值相比的侧壁表面应变曲线图。X-轴是以英寸表示的离轮胎旋转轴线的径向距离，而Y-轴表示在轮胎接地宽度的中心处的表面应变。在这种情形下，因为两个轮胎均具有18英寸的直径，所以在开始于9英寸并且终止于大约13.5英寸(它是轮胎侧壁的端部)的径向距离处测量表面应变。如图4中的曲线图所示，控制轮胎的预测的最大侧壁表面应变为21.8％，而增强轮胎的预测的最大侧壁表面应变为4.7％。这表示侧壁表面应变中大约17.1％的减小。
对于在说明书或权利要求中所使用的术语“包括”或“包含”，预期它以类似于术语“含有”的方式被包括在内，术语“含有”在用于权利要求中作为过渡词语时被解释。另外，对于所使用的术语“或”(例如，A或B)，预期是指“A或B或两者”。当申请人打算表示“仅仅A或B而非两者”时，将会使用术语“仅仅A或B而非两者”。因此，术语“或”在此的使用是包括在内的使用而非专用。参见Bryan A.Garner的ADictionary of Modern Legal Usage 624(2d.Ed.1995)。而且，对于说明书或权利要求书中使用的术语“内”或“内部”，预期还意味着“上”或“之上”。另外，对于说明书或权利要求书中使用的术语“连接”，预期不仅仅意味着“直接连接至”，而且还意味着“间接连接至”，例如通过另一个部件或多个部件连接。
尽管本发明显示了各个实施例，并且已经详细描述了这些实施例，但是申请人的意图并不是将所要求保护的发明的范围限制或以任何方式限制为这种细节。本领域的技术人员很容易就会想到附加的优点和变体。因此，本发明在其广义方面，并不限于在此显示和描述的特定细节、典型装置和示意性实例。因此，可以偏离这种细节而不脱离本申请人的要求保护的发明的精神和范围。

Claims (9)

1.一种具有断面高度(H0)、最大断面宽度(Wm)、最大断面宽度(Wm)上方的上部(U)和最大断面宽度(Wm)下方的下部(L)的轮胎(100)，该轮胎(100)包括：
胎面(102)，其围绕轮胎(100)圆周地延伸；
一对侧壁(104)；
一对胎圈部分(106)，其中每个胎圈部分(106)均包括胎圈芯(108)、填充胶条(110)和填充胶条插入件(214)；
至少一个胎体帘布层(114)，其围绕轮胎(100)从一个胎圈部分(106)圆周地延伸到另一个胎圈部分(106)；和
至少两个加强帘布层，其包括第一和第二加强帘布层(202，204)，该第一和第二加强帘布层围绕轮胎(100)圆周地延伸，并且布置在轮胎(100)的至少一个胎体帘布层(114)和胎面(102)之间，该第一和第二加强帘布层(202，204)从一个侧壁(104)延伸到另一个侧壁(104)并且具有终止于轮胎(100)的下部(L)中的下端(208，212)；
其中，
所述第一加强帘布层(202)包括第一组平行对准的帘线(302)，所述第二加强帘布层(204)包括第二组平行对准的帘线(304)，其中第一组和第二组平行对准的帘线(302，304)相对于彼此横向地定向，
其中，填充胶条插入件(214)设置在填充胶条(110)上方、并且在第一和第二加强帘布层(202，204)和所述至少一个胎体帘布层(114)之间，所述填充胶条插入件(214)与所述填充胶条(110)隔开一间隙。
2.如权利要求1所述的轮胎，其特征在于，所述第一和第二组平行对准的帘线(302，304)的角定向相对于轮胎(100)的圆周方向(C)在大约45度和85度之间。
3.如权利要求1所述的轮胎，其特征在于，至少一个胎体帘布层(114)在外部缠绕胎圈芯(108)之一并且朝胎面(102)延伸以形成终止于翻边端(124)的翻边部(120)，其中，所述第一和第二加强帘布层(202，204)的下端(208，212)在至少一个胎体帘布层(114)的翻边端(124)下方延伸。
4.如权利要求3所述的轮胎，其特征在于，所述翻边部(120)的翻边端(124)设置在轮胎(100)的下部(L)中。
5.如权利要求3所述的轮胎，其特征在于，所述翻边部(120)具有在轮胎(100)的断面高度(H0)的大约30％和大约70％之间的高度(H1)。
6.如权利要求3所述的轮胎，其特征在于，所述第一加强帘布层(202)的下端(208)在所述至少一个胎体帘布层(114)的翻边端(124)的下方延伸一大约4毫米和大约6毫米之间的径向距离，并且所述第二加强帘布层(204)的下端(212)在所述至少一个胎体帘布层(114)的翻边端(124)的下方延伸一大约10毫米和大约15毫米之间的径向距离。
7.如权利要求3所述的轮胎，其特征在于，所述第一和第二加强帘布层(202，204)的下端(208，212)设置在所述至少一个胎体帘布层(114)和所述至少一个胎体帘布层(114)的翻边部(120)之间。
8.如权利要求1所述的轮胎，其特征在于，所述第一和第二加强帘布层(202，204)的下端(208，212)在填充胶条插入件(214)的上端(216)下方延伸。
9.如权利要求8所述的轮胎，其特征在于，所述填充胶条插入件(214)的上端(216)在第一和第二加强帘布层(202，204)的下端(208，212)上方延伸，并且填充胶条插入件(214)的下端(218)在填充胶条(110)的上端(112)下方延伸。
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