CN101356066A - 带有胎边加强装置的充气车辆轮胎 - Google Patents

带有胎边加强装置的充气车辆轮胎 Download PDF

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CN101356066A CN200680050799.9A CN200680050799A CN101356066A CN 101356066 A CN101356066 A CN 101356066A CN 200680050799 A CN200680050799 A CN 200680050799A CN 101356066 A CN101356066 A CN 101356066A
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Abstract

本发明涉及一种车辆轮胎尤其车辆充气轮胎，具有：胎面(2)；紧固区域，径向形成在胎面之内，用于将车辆轮胎固定在轮辋相应设计的座面上；以及，加强材料(10)，形成在紧固区域中，其中加强材料(10)设计为在车辆轮胎外周上延伸，并且设计有至少一个增强支持件(11，11’)，增强支持件是从径向位于内侧至径向位于外侧的螺旋图案，并且沿周向布置成盘绕方式，以及，其中沿周向连续不间断形成的增强支持件(11)盘绕在加强材料的第一径向内部延伸区域(12)中，以及，其中沿周向成分段图案的增强支持件(11’)盘绕在加强材料的第二径向外部延伸区域(13)中。

Description

带有胎边加强装置的充气车辆轮胎
本发明涉及一种车辆轮胎，特别是一种充气车辆轮胎，充气车辆轮胎具有：胎面；径向实施在胎面里面的安装区，用于将车辆轮胎固定到轮辋上相应设置的座面上；以及，加强材料，设置在安装区中；其中将加强材料布置为在车辆轮胎的圆周上延伸，并且布置有至少一个强度部件，强度部件构造为从径向位于内侧至径向位于外侧的螺旋形式，并且布置成沿周向缠绕。
关于此种技术方案，尽管相对于靠近座面区域中沿圆周方向的高度抗张强度有显著改善，可以实现胎圈座处的高度安全，但是，利用加强材料沿周向实现高度抗张强度，会使车辆轮胎制造过程更加困难。此外，沿车辆轮胎径向延伸的加强材料与周围材料之间在周向抗张强度方面的非连续性的、急剧变化，可能导致周围材料遭受不希望有的大负荷和严重疲劳。
例如由WO 03/103990A1所披露的，该文献记载了一种充气车辆轮胎，其具有胎圈，胎圈径向布置在胎面之内，以将充气车辆轮胎固定在对应布置的轮辋座面上；以及，具有胎圈加强材料，在车辆轮胎的周向延伸设置加强部件，将加强部件设置为从径向内侧至径向外侧的螺旋，并布置成沿周向缠绕且沿周向分割成分开的绕组。结果，减小了周向拉伸强度，至少使得制造过程中形成车辆轮胎更为容易。然而，同时也减小了可以施加到硬化的轮胎中分段帘线上的作用或影响，并且只得由周围的硬化橡胶混合物承担。
本发明的目的是更容易和更安全地制造车辆轮胎，特别是制造充气车辆轮胎，本发明的轮胎具有：胎面；径向设置在胎面之内的安装区，用于将车辆轮胎固定到轮辋上相应设置的座表面；以及，设置在安装区中的加强材料，其中加强材料构造为沿车辆轮胎的周向延伸并由至少一种强度部件构造而成，这种强度部件设置为从径向位于内侧至径向位于外侧的螺旋，并布置成沿周向缠绕，以及，同时在车辆轮胎的安装区的周向上保持高抗拉强度(tensile strength)。
根据本发明，本发明的目的是根据权利要求1的特征通过车辆轮胎特别是充气车辆轮胎的实施方案来实现的，本发明的车辆轮胎具有：胎面；径向设置在胎面之内的安装区，用于将车辆轮胎固定到与轮辋相应布置的座表面；以及，设置在安装区中的加强材料，其中加强材料设置为在车辆轮胎周向延伸，并由至少一种强度部件构造而成，将强度部件设置为从径向内侧至径向外侧的螺旋，并布置成沿周向缠绕，其中连续布置在周向的一种强度部件缠绕在加强材料的第一径向内部延伸区域中，以及，其中以分段形式布置在周向上的一种强度部件缠绕在加强材料的第二径向外部延伸区域中。
结果，在将车辆轮胎装在轮辋上的直接安装区中，使得对于获得特别可靠的胎圈座而言所期望的沿周向的高拉伸强度成为可能，而在径向上远离加强材料的区域中，则沿周向减小了拉伸强度，结果，可以使轮胎更容易从模具上取下，以及，拉伸强度方面由于加强材料产生的变化，即沿车辆轮胎径向产生的突变也得以减小。因此可以减小周围材料的负荷。
特别有利的是根据权利要求2的技术方案，所说的车辆轮胎具有：胎圈，胎圈设置在轮胎侧壁的径向内端处；轮胎帘布层，轮胎帘布层嵌入件的主要部分从胎面两侧开始径向向内穿过轮胎侧壁延伸到胎圈，以及，将轮胎帘布层在胎圈中绕胎圈芯折叠，并使轮胎帘布层的折叠部径向向外延伸，胎圈芯设置为在充气车辆轮胎的圆周上延伸，以将充气车辆轮胎的胎圈座固定在相应设置的轮辋上，其中的加强材料是胎圈加强材料。籍此，可以很好地限定施加到胎圈的作用，并以优化的方式分布。
特别有利的是实施根据权利要求3的车辆轮胎，其中，将加强材料布置成轴向上与轮胎帘布层邻接，特别是直接布置在轮胎帘布层上。结果，可以很好地限定施加到胎圈上的作用，并以优化的方式分布。加强材料在构建过程中采取了嵌入件的方式。结果，在此部分可以获得嵌入件的静态的和动态稳定性。
特别有利的是实施根据权利要求4的车辆轮胎，其中加强材料轴向面对轮胎帘布层的主要部分布置在胎圈芯的侧面，尤其在该轮胎帘布层的主要部分与胎圈芯之间。结果，可以积极影响轮胎尤其用于车辆的充气轮胎的故障行为。此外，当有中间层时，可以附加保护内层以免撕裂。
特别有利的是实施根据权利要求5的车辆轮胎，其中加强材料在轴向面对轮胎帘布层的折叠部，以此方式布置在胎圈芯的侧面，尤其在轮胎帘布层的折叠部与胎圈芯之间。
特别有利的是实施根据权利要求6的车辆轮胎，其具有芯支撑件，芯支撑件布置在胎圈芯的径向外侧，并且设置为在充气车辆轮胎的整个周向上沿充气车辆轮胎的周向延伸。
特别有利的是实施根据权利要求7的车辆轮胎，其中加强材料沿芯支撑件的表面布置，在轴向设置于轮胎帘布层与从胎圈芯径向向外延伸的芯支撑件之间。
特别有利的是实施根据权利要求8的特征的车辆轮胎，其中在径向方向上，轮胎帘布层的折叠部分端部接近芯支撑件的径向延伸区域中的外侧。当轮胎帘布层的强度部件是不能在张力下伸长或者在张力下仅可稍稍伸长的帘线，诸如钢帘线，并且胎圈常受到施加于其上的特别高的应力和特别大的作用时，这尤其有利。
特别有利的是实施根据权利要求9的车辆轮胎，其中加强材料的强度部件是直接缠绕在胎圈芯和/或胎圈芯支撑件的表面上的强度部件。结果，强度部件可以很大程度上保持免于拉伸应力直到硫化加压，这也能使变形最小化。
特别有利的是实施根据权利要求10的车辆轮胎，其具有带径向设计的轮胎帘布层。
特别有利的是实施根据权利要求11的特征的车辆轮胎，其中轮胎帘布层具有钢制的强度部件。
特别有利的是实施根据权利要求12的车辆轮胎，其中加强材料具有钢制的强度部件。
特别有利的是实施根据权利要求13的特征的车辆轮胎，其中，在加强帘布层的径向内侧和径向外侧区域，将加强材料设置为由的相同材料并以相同结构设计的强度部件。
特别有利的是实施根据权利要求14的车辆轮胎，其中，在加强帘布层的径向内侧和径向外侧区域中，将加强材料设置成由不同结构设计的强度部件构成。
特别有利的是实施根据权利要求15的车辆轮胎，其中在加强帘布层径向内侧和径向外侧区域中，将加强材料设计成由不同材料的强度部件构成。
下面，参照图1至7中图示的示例性实施方案更详细地说明本发明。在示例性实施方案中：
图1是车辆充气轮胎的截面图，包括轮胎轴线，示出具有斜肩轮辋特征的车辆充气轮胎；
图2a至2c是从图4中的三个截面S1-S1(图2a)、S2-S2(图2b)、S3-S3(图2c)取的局部放大截面图，示出的轮胎为图1所示的充气车辆轮胎的径向内侧壁区域，轮胎安装在斜肩轮辋上并处于安装空载操作状态下；
图3a至3c示出充气车辆轮胎的径向内侧壁区域的变化实施方案，同样是从对应图4中的三个截面S1-S1(图3a)、S2-S2(图3b)、S3-S3(图3c)所取的局部放大截面图；
图4是根据图2a至2c中的V-V截面图，为侧壁区域和胎圈加强件的平面图，用于图示胎圈加强件的实施方案；
图5是用于陡肩轮辋的车辆充气轮胎的截面图，截面图中包括轮胎轴线；
图6a至6c是按对应于图4中的三个截面S1-S1(图6a)、S2-S2(图6b)、S3-S3(图6c)的截面图，关于在陡肩轮辋上处于安装空载运行状态下图5的车辆充气轮胎，图示其径向内侧壁区域的局部放大的截面图；以及
图7a至7c示出径向内侧壁区域的可选实施方案，同样是关于对应图4中的三个截面S1-S1(图7a)、S2-S2(图7b)、S3-S3(图7c)的截面图。
图1、图2a至图2c、图3a至图3c、图5、图6a至图6c以及图7a至图7c示出在各情况下安装在相应轮辋上处于空载运行状态的下车辆充气轮胎。为了简化表达，图6a至6c以及在7a至7c中未示出相应的轮辋。
图1是车辆用充气轮胎截面的示意图，在胎圈区域中同样表示了斜肩轮辋(oblique shoulder rim)。在车辆充气轮胎的这些部件中，示出了胎面2、轮胎帘布层3(carcass inlay)、多层带束层8、具体示出为双层的内层(double-ply innerlayer)4、两个侧壁5以及各侧壁上的一个胎圈芯6、芯增强材7、胎圈带束层9、以及侧壁5与芯增强材7之间附加的橡胶型材15。轮胎帘布层3特别具有作为强度部件的钢帘线，钢帘线与轮胎周向成直角或者基本上成直角延伸并因此处于轮胎的径向方向。胎圈芯6由钢帘线构成，而径向布置在胎圈芯6之外并位于其上的芯增强材7由具有高弹性模量的橡胶混合物构成，例如，如图3a至3c中所示，以及，该芯增强材还实施为多部分设计，并因此由具有不同弹性模量的橡胶混合物构成。
如图2a至图2c中所示，轮胎帘布层3以其主要部分3a从带(带束层8)径向向内穿过侧壁，沿芯支撑件7和胎圈芯6的轴向内侧延伸，轮胎帘布层3被制成在胎圈芯6的径向内侧上延伸、围绕胎圈芯6轴向向外，并且围绕该胎圈芯径向向外折叠，折叠部3b在该胎圈芯6的和该芯支撑件7的轴向外侧上延伸，该折叠部3b从轮辋顶点X直到一个径向距离HU与该芯支撑件7直接接触。
在芯支撑件7的轴向内侧，于芯支撑件7与轮胎帘布层3的主要部分3a之间形成胎圈加强帘布层(ply)10。在这里，胎圈加强帘布层10从距轮辋顶点X径向距离HI处的径向内部位置延伸至距轮辋顶点X径向距离HA处的径向外部位置。胎圈加强帘布层10是由两个径向延伸区域12和13构成，其中径向内部延伸区域12设置成由沿周向在整个轮胎上延伸的连续强度部件11，将径向内部延伸区域嵌置在橡胶混合物中，并使其以螺旋方式从径向位于径向高度HI处的内侧开始缠绕延伸至径向上位于径向高度HW的外侧。径向上位于更外部的延伸区域13由强度部件11’构成，将强度部件11’沿周向取向并分段，强度部件11’也嵌置于橡胶混合物中，并且布置为以围绕轮胎轴线的螺旋从径向位于径向高度HW处的内侧起点开始缠绕延伸至径向上位于径向高度HA的外侧。这里，胎圈加强帘布层10沿其径向范围与轮胎帘布层3的主要部分3a处于直接接触。
图2b和图2c示出图2a的相同轮胎，对应于图4中所标注的截面S2-S2或者S3-S3，截面中各种情况由强度部件11’的分段的圆周间隙14图示。
对于值HI适用以下条件：HKB≤HI≤HKR，其中HKB给出距轮辋顶点X的径向距离，其中胎圈芯6沿充气车辆轮胎轴向测量具有其最大宽度BKMax，以及，HKR给出距轮辋顶点X的径向距离，其与胎圈芯6的径向外部横向表面距轮辋顶点X的最大径向距离相对应。
图2a至2c示出轮胎帘布层3的主要部分3a的垂线L，在距轮胎帘布层3的轮胎帘布层折叠部3b的帘布层末端的轮辋顶点X径向距离HU处，使垂线L与图示的截面相接触。此垂线L到轮胎帘布层的主要部分3a的截面点(垂直基点)在距轮辋顶点X径向距离HLF处。胎圈加强帘布层10径向向外延伸至距轮辋顶点X径向距离HA，其中HA适用以下条件：(0.65HLF)≤HA≤(1.2HLF)。
图3a至图3c示出按适合于在斜肩轮辋上使用的车辆充气轮胎的可选实施方案，该轮胎在已知类型对应设置的斜肩轮辋上处于安装及空载状态。本实施方案对应于图2a至图2c中示出的设计，以及，与图2a至图2c相比，这里芯支撑件7构造为由具有不同弹性模量的至少两种橡胶混合物形成的多部分形式。
在所示出的示例性实施方案中，芯支撑件7由具有不同弹性模量的两种橡胶混合物以两部分方式实施。
如图4所示，胎圈加强帘布层10的强度部件11设置在胎圈加强帘布层10的径向内部延伸区域12中，从位于距轮辋顶点X径向距离HI处的胎圈加强帘部层10的径向内部延伸位置开始直至距轮辋顶点X径向距离HW，以螺旋方式从径向内侧至径向外侧连续缠绕。在胎圈加强帘布层10的径向外部延伸区域13中，径向外部延伸区域13在距轮辋顶点X径向距离HW处的位置与位于距轮辋顶点X径向距离HA处的胎圈加强帘布层10的径向外部延伸区域位置之间径向方式延伸，强度部件11’实施为沿轮胎周向以等间隔分段。据此，在一个周向分段的末端与下一周向分段的起点之间，沿轮胎周向各制成圆周间隙14。这里，以这样一种方式选择分段，使圆周间隙14被下次缠绕的强度部件段跨越。强度部件11和11’是例如帘线。
在一种设计中，胎圈加强帘布层10的延伸区域12和13的帘线(强度部件)11和11’是具有相同帘线结构的帘线。在一种设计中，这些帘线11和11’是具有结构(2+6)帘线或者(3+7)的帘线，具有相同的丝径和相同的绞向。在另一设计中，两个强度部件11和11’的丝径是不同的。在另一设计中，两个强度部件11和11’的绞向是不同的。
在另一设计中，胎圈加强帘布层10的延伸区域12和13的强度部件11和11’是具有不同帘线结构的帘线。例如，两个强度部件11和11’之一是单丝型帘线，而两个强度部件11和11’中的另一个则是多丝型帘线。
在一种实施方案中，胎圈加强层(帘布层)10的延伸区域12和13的强度部件11和11’是相同材料的帘线。在另一设计中，胎圈加强层(帘布层)10的延伸区域12和13的强度部件11和11’由不同材料帘线的构成。
图5是车辆充气轮胎截面的示意图，其中，在胎圈区域中示出陡肩轮辋(steep shoulder rim)。这里，这些部件的标号以及这些尺寸的标号与图1中的相同。
图6a至图6c示出这样一种车辆充气轮胎的实施方案，该轮胎以适用于陡肩轮辋的方式改变构造，在已知类型相应实施的的陡肩台轮辋(未示出)上处于安装、空载的操作状态。图6b和图6c示出图6a的同一轮胎，分别对应于图4中所标注的截面S2-S2以及S3-S3，各情况下用强度部件11’的分段的圆周间隙14示于截面中。
图7a至7c示出车辆充气轮胎的可选实施方案，其构造成适合在陡肩轮辋上使用，在已知类型对应实施的陡肩轮辋(未示出)上处于安装及空载状态。本实施方案与图6a至图6c中所示的设计对应，与图6a至图6c相比，芯支撑件7由具有不同的弹性模量的至少两种橡胶混合物以多部分方式构成。在所示出的示例性实施方案中，芯支撑件由具有不同弹性模量的两种橡胶混合物构成两个部分。
在示出的示例性实施方案中，从轮辋顶点X开始的径向距离HW以这样一种方式确定尺寸，其适用以下条件：
(0.82HLF)≥HW≥(0.29HLF)。
在所示出的示例性实施方案中，强度部件11是单丝型或多丝型钢帘线，而强度部件11’在所示出的示例性实施方案中则是多丝型钢帘线。
在所示出的示例性实施方案中，径向延伸范围HA径向上位于芯支撑件7的径向外部最大延伸范围之内。
例如，在根据图1、图2a至图2c、以及图3a至图3c所示出的示例性实施方案中，清楚可见胎圈芯6具有六边形截面。在另一设计中，如在根据图5、图6a至图6c、以及图7a至图7c所示出的示例性实施方案中，清楚可见胎圈芯6是具有局部展平拐角的五边形截面的胎圈芯。在另一可选设计(未展示)中，胎圈芯6实施为已知类型的可选横截面形状，例如为圆形、卵形、椭圆形或者适合于实施胎圈芯的其他类型的多边形截面形状。
在一个示例性实施方案中，在尺寸上HI选择为例如10至25mm。在所示出的示例性实施方案中，在尺寸上HI选择为例如15mm。
在一个示例性实施方案中，选择HA和HLF之间的差值ΔH，使得以下条件适用于ΔH＝(HA-HLF)：(-15mm)≤ΔH≤(+15mm)。在所示出的示例性实施方案中，例如选择ΔH＝5mm。
在另一设计(未示出)中，强度部件11缠绕在连续缠绕的径向内延伸区域12中，强度部件11’则缠绕在在径向外延伸区域13中，强度部件11的缠绕密度比强度部件11’的缠绕密度高。这样设置有利于得到胎圈加强层(帘布层)10的径向内部延伸区域12与径向外部延伸区域13之间拉伸强度的额外精细等级(渐变)。
在另一设计(未示出)中，在从径向上位于内侧到径向上位于外侧的径向外延伸区域13中，配有分段的强度部件11’在胎圈加强层(帘布层)10的径向外区域13中实施了的缠绕密度的渐减。如果需要，为了从径向上位于内侧到径向上位于外侧设定抗张强度方面变化的更精细的渐变，这可能比较适合。
在另一实施方案(未示出)中，在胎圈加强层(帘布层)10周向上，带有连续缠绕的强度部件11的径向内延伸区域12、以及带有以分段方式缠绕的强度部件11’的径向外延伸区域13中，缠绕密度分别实施为从径向上位于内侧向径向上位于外侧渐减。
附图标记
1   轮辋
2   胎面
3   轮胎帘布层
3a  轮胎帘布层的主要部分
3b  轮胎帘布层的折叠部分
4   内层
5   侧壁
6   胎圈芯
7   芯支撑件(顶点)
8   带束层
9   胎圈带束层
10  胎圈加强层
11  胎圈加强层10的径向内部延伸区12中的加强件
11’胎圈加强层10的径向外部延伸区13中的加强件
12  胎圈加强层10的第一、径向内侧延伸区
13  胎圈加强层10的第二、径向外侧延伸区
14  周向间断
15  橡胶混合物制成的附加型材

Claims (16)

1.一种车辆轮胎，特别是充气车辆轮胎，具有：胎面；安装区，布置为径向在所述胎面之内，所述安装区用于将所述车辆轮胎固定到相应设置的轮辋的座面上；以及，设置在所述安装区中的加强材料；其中所述加强材料布置为沿所述车辆轮胎外周延伸并且由至少一种强度部件构成，所述强度部件布置为从径向位于内侧至径向位于外侧的螺旋，并且布置成沿周向缠绕，其中连续布置在周向上的强度部件缠绕在所述加强材料的第一径向内部延伸区中，以及，其中沿周向以分段形式布置的强度部件缠绕在所述加强材料的第二径向外部延伸区中。
2.根据权利要求1所述的充气车辆轮胎，其具有胎圈，所述胎圈布置在轮胎侧壁的径向里端处；还具有轮胎帘布层，所述轮胎帘布层的主要部分从所述胎面开始在所述胎面两侧径向向内穿过所述轮胎侧壁延伸至所述胎圈，以及，绕胎圈芯在所述胎圈中折叠所述轮胎帘布层，并使所述轮胎帘布层中的所述折叠部径向向外延伸，所述胎圈芯设置为在所述充气车辆轮胎的圆周上延伸，以将所述充气车辆轮胎的胎圈座固定在对应设置的轮辋上，其中所述加强材料是胎圈加强材料。
3.根据权利要求1或权利要求2所述的充气车辆轮胎，其中所述加强材料布置成轴向与轮胎帘布层邻接，具体说是直接布置在所述轮胎帘布层上。
4.根据权利要求2或权利要求3所述的充气车辆轮胎，其中，所述加强材料以轴向面对所述轮胎帘布层主要部分的方式布置于所述胎圈芯的侧面，尤其在所述轮胎帘布层的主要部分与所述胎圈芯之间。
5.根据权利要求3所述的充气车辆轮胎，其中，所述加强材料以轴向面对所述轮胎帘布层的折叠部分方式布置在所述胎圈芯的侧面，尤其在所述轮胎帘布层的折叠部与所述胎圈芯之间。
6.根据权利要求3、4、5中任一项权利要求所述的充气车辆轮胎，具有芯支撑件，所述芯支撑件布置在所述胎圈芯的径向外侧，并且设置为在所述充气车辆轮胎的整个圆周上沿所述充气车辆轮胎的周向延伸。
7.根据权利要求6所述的充气车辆轮胎，其中，所述加强材料设置为沿所述芯支撑件的表面，轴向布置在所述轮胎帘布层与从所述胎圈芯径向向外延伸的所述芯支撑件之间。
8.根据权利要求6或权利要求7所述的充气车辆轮胎，其中，在径向，所述轮胎帘布层的折叠部的端部面对所述芯支撑件的径向延伸区域的外侧。
9.根据上述权利要求中的一项或多项权利要求所述的充气车辆轮胎，其中所述加强材料的强度部件为直接缠绕在所述胎圈芯和/或所述芯支撑件的表面上。
10.根据权利要求2至权利要求9中任一项权利要求所述的充气车辆轮胎，具有带径向图案的轮胎帘布层。
11.根据以上权利要求2至权利要求10中任一项权利要求所述的充气车辆轮胎，其中所述轮胎帘布层具有钢制的强度部件。
12.根据以上权利要求中任一项权利要求所述的充气车辆轮胎，其中所述加强材料具有钢制的强度部件。
13.根据以上权利要求中的一项或多项所述的充气车辆轮胎，其中，在所述加强帘布层的径向内部区域中和径向外部区域中，将所述加强材料的强度部件以相同的结构设计并以相同的材料设置。
14.根据权利要求1至权利要求12中任一项权利要求所述的充气车辆轮胎，其中在所述增强帘布层的径向内部区域中和径向外部区域中，将所述加强材料的强度部件以不同结构设置。
15.根据权利要求1至权利要求12中任一项权利要求所述的充气车辆轮胎，其中，在所述增强帘布层的径向内部区域中和径向外部区域中，将所述加强材料的强度部件以不同材料设置。
16.根据以上权利要求之一所述的充气车辆轮胎，具有芯支撑件，所述芯支撑件布置在所述胎圈芯的径向外侧，构造为在所述充气车辆轮胎的整个圆周上沿所述充气车辆轮胎的周向延伸，以及，由两个或更多个部件，特别是由具有不同弹性模量的至少两种橡胶混合物构成。
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