CN101626908B - 轮胎胎圈结构 - Google Patents

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Abstract

一种重型货车轮胎，其包括：在每个胎圈中锚定到锚定结构(20)上的径向胎体增强层(10)，该胎体增强层(10)从轮胎的内侧朝向外侧部分地围绕锚定结构(20)缠绕；第一连接增强层(30)，其部分地与所述胎体增强层(10)接触并且围绕所述锚定结构(20)缠绕；第二连接增强层(40)，其由在与周向成至多50度的角度的平均方向上定向的多个增强件形成，并且包围第一连接增强层(30)，以形成内部部分(41)和外部部分(42)，所述内部部分(41)在所述内部部分的径向最外面的端部D1和第一连接增强层(30)的端点P1之间在长度V1上与胎体增强层接触，所述外部部分(42)从一点D20开始直到外部部分的径向最外面的端部D2在长度V2上与胎体增强层接触，所述端部D1和D2在径向上位于第一连接增强层(30)的端点P1、P2之外。

Description

轮胎胎圈结构
技术领域
本发明涉及用于安装到重型货车上的子午线轮胎，并且更具体地说，涉及所述轮胎的胎圈结构。
背景技术
重型货车的轮胎包括通过用于与路面接触的胎面在径向上从顶部安装在外侧的胎冠部分，该胎冠部分通过终止于胎圈中的侧壁在每一侧延伸。轮胎包括多个增强骨架(armature)，其特别是包括胎体增强层，目的在于承受由轮胎内部的充气压力所产生的载荷。胎体增强层延伸至胎冠、轮胎的侧壁中，并且在其端部处锚定到位于胎圈中的适当锚定结构上。胎体增强层通常由相互平行地布置并且与周向成90度的角度或者在90度的范围内的多个增强件构成(在所述情况下，胎体增强层被称为“径向的”)。胎体增强层通常通过围绕具有适当的周向刚度的锚定结构翻卷而整齐地在外侧轴向锚定，以形成翻卷(上翻)部分，例如相对于锚定结构的径向最里面的点所测得的翻卷部分的长度被选择，以在使用期间提供具有满意的耐用性的轮胎。沿轴向在翻卷部分和胎体增强层之间，具有一个或多个弹性体基材料，其在胎体增强层的上述两部分之间提供机械接合。
在使用中，该轮胎被安装在安装轮辋上，该安装轮辋包括用于与胎圈的径向最里面的部分接触的轮辋座和在轴向上位于各座的外侧的轮辋凸缘，所述轮辋凸缘用于当轮胎被安装并且加压到其额定压力时固定所述胎圈的轴向位置。
为了承受行驶时的机械应力，已知的作法是设置特别是呈抵靠胎体增强层的翻卷部分的至少一部分布置的帘布层的形式的、增强胎圈的附加增强层。
在行驶期间，轮胎胎圈承受大量的弯曲循环，从而使它们自己围绕轮辋凸缘缠绕(也就是说，部分地适应所述凸缘的几何形状)。该弯曲与增强胎圈的增强骨架中、特别是胎体增强层的翻卷部分和所述增强层中的张力变化相结合导致弯曲度的更大或更小变化。这些相同的循环导致制造胎圈的材料中的压缩和拉伸负载。在行驶条件下，还发现胎体帘布层的增强层的增强件在轮胎的侧壁和胎圈中周向地和循环地偏移。周期性周向偏移在这里被理解为意味着每次沿一个方向和相反方向偏移，车轮围绕一中间平衡位置旋转。
行驶在制造胎圈的材料内部、尤其是在弹性材料的内部且最特别地是在紧邻增强层的端部(胎体增强层的翻卷部分的端部或附加增强层的端部)的那些弹性材料中产生应力和/或变形，所述应力和/或变形可能导致轮胎的使用寿命或多或少地明显缩短。
这是因为这些应力和/或变形可能在所述增强层的端部附近引起分层和断裂。由于增强件的径向方向和制造所述增强件(其通常为金属缆索)的性能，胎体增强层的翻卷端部对该现象特别敏感。
参考文献WO 2006/013201-A1描述了一种轮胎胎圈结构，其中胎体增强层未部分地围绕胎圈钢丝翻卷，而是在每一胎圈中围绕锚定结构缠绕至少一个整圈。这样，胎体增强层的端部位于胎圈中不承受高周期性应力的区域中；因此可以提高胎圈的耐久性。
然而，尽管从机械观点来看所述轮胎胎圈结构是有效的，但利用传统的工业规模和制造装置进行实施时仍然是昂贵和棘手的。
发明内容
本发明的目的在于通过提供一种胎圈结构来避免胎圈恶化的风险，所述胎圈结构具有足够的刚度，以在行驶期间承受弯曲力和增强层的周向运动的同时易于实施。
发明人已经将研究目的设定为寻求一种解决方案，其在轮胎行驶时相对于上述应力良好地运行的同时，可相对容易和经济有效地进行大规模生产。
为此，提出了一种重型货车轮胎，其包括通过侧壁在每一侧横向延伸的胎面，所述侧壁终止于用于与安装轮辋协作的胎圈中。该轮胎还包括径向胎体增强层，其包括在与周向成至少80度的角度的方向上定向的多个增强件。
该胎体增强层在每个胎圈中锚定到包括周向增强骨架的锚定结构上，围绕该周向增强骨架形成包覆型材，所述包覆型材的子午线剖面的轮廓包括在径向上位于内侧的部分和在径向上位于外侧的部分，所述两个部分在沿轴向距离所述包覆型材的轮廓最远的两点处相会。
此外，该胎体增强层从轮胎的内侧朝向外侧部分地围绕锚定结构的包覆型材缠绕，该胎体增强层的端部位于包覆型材的轮廓上或其附近。
该轮胎另外包括第一连接增强层，其由在与周向成70度或更大的角度的方向上定向的多个增强件形成。该第一连接增强层包括第一部分，该第一部分在位于径向最外面的锚定结构的包覆型材的轮廓的点的径向外侧的一点P1和胎体增强层的端点之间与胎体增强层接触，该第一连接增强层通过与包覆型材接触的第二部分越过胎体增强层的端部延伸，直到位于包覆型材的子午线剖面的轮廓的在径向上位于外侧的部分上的一点P2处。
该轮胎还包括第二连接增强层，该第二连接增强层包围第一连接增强层并且在所述第一连接增强层的径向内侧从包覆型材的径向下方经过，以形成内部部分和外部部分，所述内部部分在轴向上位于胎体增强层的内侧，所述外部部分在轴向上位于所述胎体增强层的外侧；所述内部部分在所述内部部分的径向最外面的端部D1和所述第一连接增强层的端点P1之间在长度V1上与胎体增强层接触，所述外部部分从一点D20开始直到外部部分的径向最外面的端部D2在长度V2上与胎体增强层接触，所述端部D1和D2在径向上位于第一连接增强层的端点P1、P2之外。
该第二连接增强层由在与周向至多成50度的角度的平均方向上定向的多个增强件形成。
所提出的解决方案的新颖性特别在于，第二连接增强层围绕胎圈的锚定结构锚定，同时在该增强层的轴向上的每一侧与胎体增强层接合，并且与将胎体增强层的端部定位在所述锚定结构附近相结合。在所述结构中，在行驶条件下，胎体增强层的端部保持在承受相当小的应力和变形的区域中，并且该端部还至少被第二增强层覆盖。
有利地，并且在子午线剖面中观察，使第二连接增强层的外部部分的径向最外面的端部与周向增强骨架的径向最里面的点A隔离的距离Y2等于胎体增强层上的径向最外面的点和同一胎体增强层上的径向最里面的点之间的径向距离的至少百分之二十和至多百分之六十。
同样，有利的是，使第二连接增强层的第一部分的径向最外面的端部与锚定结构的周向增强骨架的径向最里面的点隔离的距离Y1等于胎体增强层上的径向最外面的点和同一胎体增强层上的径向最里面的点之间的径向距离的至少百分之十五和至多百分之四十。
作为优选方案，第二连接增强层的第一部分的接触长度等于使第二连接增强层的内部部分的径向最外面的端部与锚定结构的周向增强骨架的径向最里面的点隔离的距离的至少百分之二十。
此外有利地，第二连接增强层的外部部分的接触长度等于使第二连接增强层的外部部分的径向最外面的端部与锚定结构的周向增强骨架的径向最里面的点隔离的距离的至少百分之十五。
附图说明
本发明进一步的特征和优点在下文参照附图的说明中将变得显而易见，所述附图通过非限制性的实例示出了本发明的主题的一些实施例。
图1示出了通过本发明的轮胎的横截面；
图2示出了本发明的轮胎的另一备选形式，其中第二连接增强层在其两个端部处与胎体增强层分离；
图3示出了另一备选形式，其中第二连接增强层由局部重叠的两个部分形成；
图4示出了另一备选形式，其中第一连接增强层定位在胎圈锚定结构和胎体增强层之间。
具体实施方式
定义：
“径向”指垂直于旋转轴线的方向。
“在径向上朝向/位于外侧”表示垂直于旋转轴线并背离所述旋转轴线的方向。
“在径向上朝向/位于内侧”：指垂直于旋转轴线并接近所述旋转轴线的方向。
“在轴向上朝向/位于内侧”：指平行于旋转轴线并指向其中施加轮胎充气压力的腔室内部的方向。
“轮胎的内部”表示其中施加充气压力的轮胎腔室的内部。
“子午线剖面或子午线截面”对应于通过轮胎以使该截面包含轮胎的旋转轴线的横截面。
当增强件主要包含在子午线截面中时，其被称作“径向定向”。通过扩展，这里形成至少80度的角度的增强件也被称为是径向的。
为了使通过附图示出的备选形式的说明更易于理解，采用相同的附图标记来表示相同结构的元件。
图1示出了型号为295/60R22.5的轮胎1的胎圈5，该轮胎安装在安装轮辋2上，其中能够看到胎圈座4通过钩子3轴向向外延伸。该轮胎1的胎圈5包括用于与轮辋2的座4接触的座部分51，该座部分通过外部部分52轴向向外延伸。钩子3轴向地限制轮胎被充气时胎圈5可能偏移的范围。在行驶条件下，胎圈的外部部分52围绕钩子3将自身缠绕成更大或更小的尺寸。轴线XX′为平行于轮胎旋转轴线的轴线。
本发明的轮胎1通过由多个金属缆索组成的径向胎体增强层10增强，所述金属缆索由尺寸为18/100mm的数条单元丝线(金属丝)形成。这些缆索被嵌入到弹性化合物中，并且大致沿径向方向定向。在图1中，可以看到，胎体增强层10在其一个端部处围绕锚定结构20锚定在胎圈5中，该锚定结构包括包覆周向增强骨架(加强件)21的包覆型材22(在该情况下，增强结构是由多个周向缠绕的金属丝制成的胎圈钢丝)。胎体增强层沿包覆型材22的轮廓的子午线轮廓的一部分延伸，并且通过将制造包覆型材的材料粘附在包覆胎体增强层的增强件的材料上而与该包覆型材机械接合。
在子午线截面中(也就是说，在包含轮胎的旋转轴线的截面中)观察，包覆型材22具有包括径向内侧部分221和径向外侧部分222的轮廓，所述两个部分在轴向距离所述包覆型材的轮廓最远的点N1、N2处相会。
在轴向上朝向胎体增强层10的内侧，第一连接增强层30包括在包覆型材22的轮廓的径向最外面的点N3的径向外侧的一点P1和胎体增强层的端点C之间与胎体增强层10接触的第一部分31，所述第一连接增强层30由沿与周向成70度或更大的角度的方向定向的多个增强件形成，该第一连接增强层30通过与包覆型材22接触的第二部分32越过胎体增强层的端点C延伸，直到位于包覆型材22的轮廓的径向外侧部分222上的一点P2处。
该轮胎还包括包围第一连接增强层30的第二连接增强层40，该第二连接增强层经过包覆型材22的径向内侧并且经过第一连接增强层30的径向内侧，以形成内部部分41和外部部分42，所述内部部分41在轴向上位于胎体增强层10的内侧，所述外部部分42在轴向上位于胎体增强层10的外侧。
第二连接增强层40的内部部分41在所述内部部分41的第一端点D1和第一连接增强层30的端点P1之间在长度V1上与胎体增强层接触，所述外部部分42从一点D20开始直到外部部分42的端点D2在长度V2上与胎体增强层接触。点D1和D2在径向上位于第一连接增强层30的端点P1、P2之外。
第二连接增强层40由以弹性体基混合物包覆的多个增强件(在该情况下，即基于直径为0.35mm的各丝线的金属缆索)形成，这些增强件在与周向成至多50度的角度并且更优选地成至少20度且至多30度(在该情况下：30°)的角度的平均方向上定向。如此选择角度值还具有使得制造过程、特别是围绕锚定结构翻卷(上翻)更容易的效果。
作为优选方案，第一和第二连接增强层中的增强件相同。并且可以从具有织物或金属特性的增强件(例如：尺寸为167×3的芳族聚酰胺增强件)中选出。
胎体增强层的端部C位于锚定结构的包覆型材22的内部部分221的径向内侧并且在轴向上位于所述包覆型材的轮廓的轴向最远点N1、N2之间。
对于所描述的轮胎而言，数值如下：Y1＝50mm；Y2＝63mm；V1＝16mm；V2＝12mm。
此外，为了填充由胎体增强层和位于锚定结构20的径向外侧并且直到外部部分与胎体增强层相接合的点D20处的第二增强层40的外部部分42所限定的容积，在胎体增强层和第二连接增强层40的第二部分之间插入由橡胶混合物制成的型材60。选择该型材60的材料，以使得其在10％的延伸率时的弹性模量在2和5MPa之间(在该情况下为4MPa)。
使第二连接增强层40的外部部分42的径向最外端与周向增强骨架21的增强结构的径向最里面的点A隔离的距离Y2等于63mm，即为胎体增强层上的径向最外面的点和同一胎体增强层上的径向最里面的点之间的径向距离(这里，该径向距离等于140mm)的45％。
在该情况下，使第二连接增强层40的第一部分41的径向最外端与锚定结构的增强结构的径向最里面的点A隔离的距离Y1等于50mm，即为胎体增强层上的径向最外面的点和同一胎体增强层上的径向最里面的点之间的径向距离的35％。
第二连接增强层40的第一部分41的接触长度V1等于16mm，即为使第二连接增强层40的内部部分41的径向最外端D1与锚定结构的周向增强骨架21的径向最里面的点A隔离的距离Y1(在该情况下，Y1＝50mm)的32％。
第二连接增强层40的外部部分42的接触长度V2等于12mm，即为使第二连接增强层40的外部部分42的径向最外端D2与锚定结构的周向增强骨架21的径向最里面的点A隔离的距离Y2(在该情况下，Y2＝63mm)的19％。
图2示出了本发明的轮胎胎圈的一备选形式，其中在胎体增强层和第二连接增强层40的第一与第二部分41、42的端部之间插入由橡胶混合物制成的型材71、72，以减小所述端部附近的剪切应力。优选地，脱离接合长度W1和W2分别大于5mm。
图3示出了另一种备选形式，其中第二连接增强层40的第一部分41越过同一增强层的第二部分42径向延伸。在该备选形式中，位于包覆型材的径向外侧的型材60的体积非常明显地减小，以在胎体增强层和第二连接增强层之间建立牢固的机械接合。
在图3所示的该备选形式中，第二连接增强层40由第一部分41和第二部分42形成，所述部分41和42在锚定结构的包覆型材的内侧和胎体10的端点C的轴向内侧部分地径向重叠。在所示情况下，第一和第二部分的重叠区域的子午线长度Lc至少等于锚定结构20的轴向最远点N1和N2之间的轴向距离的一半。在该情况下，锚定结构的轴向最远点N1、N2之间的距离等于20mm，而重叠区域的长度等于10mm。通过绘出包覆型材22的切线来分别确定点N1和N2，所述切线垂直于旋转轴线XX′。
该备选形式是具有吸引力的，因为其能够通过使用不同特性的增强件(例如，用于第二部分的织物增强件和用于第一部分的金属增强件)或者通过使用不同的包覆材料、或者通过将上述两种措施相结合来使第一和第二部分的材料有所区别。其还容许通过部件和增强层的更佳精度和通过减小制造站处的体积来改进制造过程。
图4示出了轮胎的另一种备选形式，其中第一连接增强层30不是定位在胎体增强层10和第二连接增强层40之间，而是定位在胎圈5中的锚定结构20和胎体增强层10之间。在该备选形式中，锚定结构的增强骨架是具有大致圆形横截面的胎圈钢丝21(编织型的胎圈钢丝，也就是说，其通过围绕一圆形芯部螺旋形地缠绕若干钢丝形成)。该胎圈钢丝21被橡胶型材22包围，该橡胶型材通过围绕所述胎圈钢丝缠绕厚度几乎恒定的橡胶混合物获得。因此，当在子午线剖面中观察时，包覆型材22的外部轮廓基本上呈圆形。
第一连接增强层30在实践中在该锚定结构20上缠绕一整圈；该第一增强层30通过在轴向上位于胎体增强层10和具有大致三角形横截面的型材60之间的增强部分31在径向上向外延伸，该型材用于使胎体增强层10与位于第二连接增强层40的轴向外侧的部分42脱离接合。连接增强层30的端点P2位于锚定结构20的轮廓上，并非常靠近增强部分31和所述锚定结构之间的切点。如在图3所示的前述备选形式中那样，第二连接增强层40由两个独立部分41和42组成，这些独立部分在基本上位于锚定结构20的径向和轴向内侧的区域中以长度Lc交叠。
此外，在该备选形式中，胎体增强层在其端部处定位在第一和第二连接增强层之间。该配置在胎体增强层和每个胎圈之间提供了更有效的机械结合，并且在轮胎被使用时避免该增强层的增强件与胎圈钢丝21接触。

Claims (12)

1.一种重型货车轮胎，其包括通过侧壁在每一侧横向延伸的胎面，所述侧壁终止于用于与安装轮辋协作的胎圈中，该轮胎还包括：
-径向胎体增强层(10)，其包括在与周向成至少80度的角度的方向上定向的多个增强件，
-该胎体增强层(10)在每个胎圈中锚定到锚定结构(20)上，该锚定结构(20)包括周向增强骨架(21)，围绕该周向增强骨架(21)形成包覆型材(22)，该包覆型材(22)的子午线剖面的轮廓包括在径向上位于内侧的部分(221)和在径向上位于外侧的部分(222)，所述在径向上位于内侧的部分(221)和所述在径向上位于外侧的部分(222)在轴向距离所述包覆型材的轮廓最远的点N1、N2处相会，
-该胎体增强层(10)从轮胎的内侧朝向外侧部分地围绕锚定结构的包覆型材(22)缠绕，该胎体增强层的端部C位于包覆型材(22)的轮廓上或者其附近，
-以及第一连接增强层(30)，其由在与周向成70度或更大的角度的方向上定向的多个增强件形成，并包括第一部分(31)，该第一部分在位于径向最外面的锚定结构的包覆型材(22)的轮廓的点N3的径向外侧的一点P1和胎体增强层的端点C之间与胎体增强层(10)接触，该第一连接增强层(30)通过与包覆型材(22)接触的第二部分(32)越过胎体增强层的端部C延伸，直到位于包覆型材(22)的子午线剖面的轮廓的在径向上位于外侧的部分(222)上的一点P2处；
该轮胎的特征在于，其包括第二连接增强层(40)，该第二连接增强层(40)包围第一连接增强层(30)并且在所述第一连接增强层(30)的径向内侧从包覆型材(22)的径向下方经过，以形成内部部分(41)和外部部分(42)，所述内部部分在轴向上位于所述胎体增强层的内侧，所述外部部分在轴向上位于所述胎体增强层(10)的外侧，
所述内部部分(41)在所述内部部分(41)的径向最外面的端部D1和第一连接增强层(30)的端点P1之间在长度V1上与胎体增强层接触，所述外部部分(42)从一个点D20开始直到外部部分的径向最外面的端部D2在长度V2上与胎体增强层接触，所述端部D1和D2在径向上位于第一连接增强层(30)的端点P1、P2之外，
该第二连接增强层(40)由在与周向至多成50度的角度的平均方向上定向的多个增强件形成。
2.根据权利要求1所述的轮胎，其特征在于，所述第二连接增强层(40)由与周向成至少20度且至多30度的角度的多个增强件形成。
3.根据权利要求1或2所述的轮胎，其特征在于，所述胎体增强层的端部C位于所述锚定结构的包覆型材(22)的子午线剖面的轮廓的在径向上位于内侧的部分(221)的径向内侧，并且在轴向上位于所述包覆型材的轮廓的轴向最远点N1、N2之间。
4.根据权利要求1或2所述的轮胎，其特征在于，所述第二连接增强层(40)的外部部分(42)的接触长度V2至少等于使所述第二连接增强层(40)的外部部分(42)的径向最外面的端部D2与锚定结构的周向增强骨架(21)的径向最里面的点A隔离的距离Y2的百分之十五。
5.根据权利要求1或2所述的轮胎，其特征在于，所述第二连接增强层(40)的内部部分(41)的接触长度V1至少等于使所述第二连接增强层(40)的内部部分(41)的径向最外面的端部D1与锚定结构的周向增强骨架(21)的径向最里面的点A隔离的距离Y1的百分之二十。
6.根据权利要求1或2所述的轮胎，其特征在于，使第二连接增强层(40)的外部部分(42)的径向最外面的端部与周向增强骨架(21)的径向最里面的点A隔离的距离Y2等于胎体增强层上的径向最外面的点和同一胎体增强层上的径向最里面的点之间的径向距离的至少百分之二十和至多百分之六十。
7.根据权利要求1或2所述的轮胎，其特征在于，使第二连接增强层(40)的内部部分(41)的径向最外面的端部与锚定结构的周向增强骨架的径向最里面的点A隔离的距离Y1等于胎体增强层上的径向最外面的点和同一胎体增强层上的径向最里面的点之间的径向距离的至少百分之十五和至多百分之四十。
8.根据权利要求1或2所述的轮胎，其特征在于，第一和第二连接增强层中的增强件相同并且从具有织物或金属特性的增强件中选出。
9.根据权利要求1或2所述的轮胎，其特征在于，第二连接增强层(40)的所述内部部分和外部部分(41、42)局部地与胎体增强层(10)脱离接合，以减小所述内部部分和外部部分(41、42)的端部附近的剪切应力，在所述胎体增强层(10)与所述第二连接增强层(40)的所述内部部分和外部部分(41、42)的端部之间插入弹性体材料。
10.根据权利要求1或2所述的轮胎，其特征在于，第二连接增强层(40)由分别构成所述内部部分和外部部分(41、42)中的一个的两个不连续部分形成，这些不连续部分在一重叠区域中交叠。
11.根据权利要求10所述的轮胎，其特征在于，所述重叠区域位于锚定结构的包覆型材附近，并且重叠区域的子午线长度Lc至少等于锚定结构(20)的轴向最远点之间的轴向距离的一半。
12.根据权利要求1或2所述的轮胎，其特征在于，第一连接增强层(30)被插入于胎圈锚定结构(20)的包覆型材和胎体增强层(10)之间。
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