CN103158446A - 用于充气轮胎的胎圈结构 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于充气轮胎的胎圈结构。一种充气轮胎具有设置在其中的胎圈结构。所述胎圈结构由数量在3－300根帘线的均匀布置进行限定。每一根帘线包括由至少两根金属股线包绕的至少一根股线。

Description

用于充气轮胎的胎圈结构

技术领域

本发明涉及轮胎，且特别是涉及用于充气轮胎的胎圈结构。

背景技术

轮胎胎圈是轮胎的一部分，该部分起到对胎体帘布层的纺织品或者钢制帘线进行定位和固定、确定轮胎的内部周界、以及将轮胎锚固到轮辋上面的作用。轮胎胎圈可以是环形的抗拉构件或者不可延伸的环圈。轮胎可以具有至少两个位于橡胶或者弹性基质内的轮胎胎圈，所述橡胶或者弹性基质构成位于轮胎的每一侧上面的径向最内侧的周界。已经存在三种常规类型的轮胎胎圈，条带胎圈（strap beads）, 单金属丝胎圈（single wire beads）, 和单缆线胎圈（single cable beads）。

条带胎圈可具有通过包绕由一排多根被埋在橡胶中的金属丝制成的金属丝－橡胶基质条带构造成的胎圈芯。该橡胶可保持胎圈位置并且防止金属丝对轮胎中的相邻部件造成微振磨损。条带胎圈易于生产且具有生产经济性。然而，条带胎圈存在一些缺点。首先，条带的内端和外端可重叠、并且被拼接、缠绕、和钉接在一起。这种类型的条带的最薄弱区域可能位于该条带端部的重叠部处。还有，在生产包括条带胎圈的充气轮胎时，在轮胎成型和固化步骤过程中，金属丝－橡胶基质的各排和各线可能会变得无序，由此对轮胎的一致性造成不利影响。

单金属丝胎圈可通过将上面涂覆有单股橡胶的胎圈金属丝包绕形成具有所需横截面形状的卷束或者环圈而进行构造。所述横截面形状可被限定为，但是不限于，六边形、三角形、正方形、五边形等。胎圈金属丝的缠绕匝数取决于所需的轮胎胎圈的强度和/或横截面面积。例如，单一橡胶涂覆的胎圈金属丝可被包绕19次从而形成圆柱形卷束或者环圈，所述卷束或者环圈形成六边形胎圈。所述包绕可开始于内排、左手侧拐角、移动至右边、然后向上和向后朝向左边、并且然后向上且到达右边。可借助于多种技术对胎圈金属丝的自由端进行紧固，所述技术包括：推动所述自由端进入卷束中，和/或将所述自由端钉接或攻螺纹于卷束上面。单金属丝胎圈可能是在本申请中所描述的常规胎圈里面是最坚固的。然而，由于单金属丝胎圈为单根金属丝的缠绕制品，因此生产时间可能更长且通常生产制造成本更加高昂。还有，缠绕成形的胎圈金属丝的自由端可具有回弹特性并且从所述卷束上松开从而导致轮胎未对准、轮胎上出现隆起和/或存在一些轮胎失衡的情况。

缆线胎圈可由芯环圈构成，所述芯环圈由端部典型地被焊接在一起的单根金属丝形成。然后，由金属丝的一根或更多根长丝构成的缆线可被螺旋形地缠绕在芯环圈周围。接下来，每一根长丝的一个自由端可被连接到相对的自由端上面，典型地通过将所述自由端插入到套箍中并且对套箍卷边。然而，所述芯在焊点处可能会破裂，所述缆线长丝金属丝在套箍处可能会破裂，从而导致卷束上的具有回弹特性的缠绕好的缆线金属丝的自由端松弛，进而导致轮胎未对准、轮胎上出现隆起和/或存在一些轮胎失衡的情况。

另一种常规的缆线胎圈设计可由芯环圈构造而成，所述芯环圈由捻在一起的一组金属丝形成。形成所述芯环圈的金属丝的端部可被彼此紧固在一起，典型地通过焊接而紧固在一起。随后，由一个或更多根金属丝长丝形成的缆线可被螺旋形地缠绕在芯环圈周围。所述缆线的每一根长丝的端部可彼此被连接在一起，典型地通过将所述端部插入到套箍中并且对套箍卷边从而将所述端部紧固在其中。当两个或更多个缆线层被缠绕在所述芯周围时，所述缆线层可以彼此相对的方向进行缠绕。由于所述芯由一组捻在一起的金属丝形成，因此可能会增加时间和成本；并且所述缆线长丝在套箍处倾向于会破裂，从而导致卷束上的具有回弹特性的缠绕好的缆线金属丝的自由端松弛，进而导致轮胎未对准、轮胎上出现隆起和/或存在一些轮胎失衡的情况。

又一种常规的缆线胎圈设计可由具有三匝金属丝的芯构造而成，所述三匝金属丝并排布置从而形成三角形横截面，所述布置使得其中两匝金属丝并排排列，并且第三匝金属丝位于这两匝金属丝的外侧上面，直接在其相邻侧之上。该芯可成形具有三角形横截面，且其侧面中的一个侧面朝向该芯的内侧和闭路护环的内侧且三角形的三角胶朝向所述护环的外侧。该三匝金属丝可由连续金属丝形成。该金属丝的端部可形成被彼此紧固在一起的芯，典型地通过焊接而紧固在一起。然后，多匝螺旋线可被缠绕在该芯上面，且多匝螺旋线并排设置且形成完整的层或外胎。形成环绕外胎的金属丝的端部可通过任何适当的方式被紧固在适合的位置。当螺旋形成的金属丝的环绕外胎已闭合时，该外胎的螺旋线可被大致布置在围绕三角形芯的圆中。

如此形成的作为所述构造的中间产品的护环然后经受重压，从而使其扩展达到所需尺寸。虽然如此这样地扩展所述护环，但是螺旋线的外胎可或多或少地呈接近于所述芯的横截面形状的构型，从而使得成品护环具有大体上呈三角形的横截面。在构造的中间阶段，该外胎的螺旋线可被大致布置在围绕三角形芯的圆中。然而，在护环已成形为生产的中间制品之后，所述护环可被拉伸，以使其扩大为成品护环所需的精确的直径尺寸。虽然形成该胎圈的三角形芯的多匝单根缠绕的金属丝可具有足够大的柔性从而使得该轮胎的多个部分能够被安装在轮辋上面，但是这些匝必须要同时都足够坚硬和坚固，以使得在通常作业条件下所产生的应力的作用下该轮胎能够保持被安装在轮辋上面。此外，缠绕的金属丝可能会被拉伸从而超出其极限且由此不能恢复至其设计形状。然后，所述芯就不能被拉伸，而是由于所述护环的强度要求保持其功能上的要求。该拉伸能力在胎圈设计时甚至是少有可能的，在胎圈设计中，形成所述芯的胎圈的端部例如通过焊接而被连接在一起。通过该设计，该芯可能会具有在焊接部位产生破裂的倾向。

因此，虽然存在多种类型的常规胎圈结构，但是仍然需要能够减轻或消除上述难题的改进的轮胎胎圈构造。

发明内容

根据本发明，一种充气轮胎具有设置在其中的胎圈结构。所述胎圈结构由数量在3－300根帘线或者数量在15－100根帘线的均匀布置进行限定。每一根金属丝帘线包括由至少两根金属股线包绕的至少一根金属股线。

根据本发明的另一方面，所述金属丝帘线是钢制帘线。

根据本发明的又一方面，所述金属丝帘线由高强度钢（high tensile steel）构造而成。

根据本发明的再一方面，所述金属丝帘线由普通强度钢构造而成。

根据本发明的另外一方面，所述金属丝帘线由超高强度钢（ultra tensile steel）构造而成。

根据本发明的又一方面，所述胎圈结构是无芯的。

根据本发明的再一方面，所述充气轮胎不具有三角胶。

根据本发明的另外一方面，所述胎圈结构具有三角形横截面。

根据本发明的又一方面，所述胎圈结构具有矩形横截面。

根据本发明的再一方面，所述胎圈结构具有五边形横截面。

根据本发明，一种充气轮胎具有设置在其中的胎圈结构。所述胎圈结构的横截面由数量在3－300根金属丝帘线或者数量在15－100根金属丝帘线的一致布置进行限定。每一根金属丝帘线包括由至少两根金属股线包绕的至少一根金属股线。

根据本发明的又一方面，所述金属丝帘线的构造是直径为0.295毫米的高强度钢2＋2。

根据本发明的再一方面，所述金属丝帘线的构造是直径为0.250毫米的普通强度钢2＋2。

根据本发明的另外一方面，所述金属丝帘线的构造是直径为0.210毫米的超高强度钢2＋2。

根据本发明的又一方面，所述金属丝帘线的构造是直径为0.295毫米的高强度钢1＋2。

根据本发明的另外一方面，所述金属丝帘线的构造是直径为0.270毫米的超高强度钢1＋2。

根据本发明的一个方面，一种充气轮胎具有设置在其中的胎圈结构，所述胎圈结构的横截面由数量在3－300根帘线的一致布置进行限定，每一根帘线包括由至少两根股线包绕的至少一根股线。

根据本发明的该方面，所述帘线的构造是直径为0.295毫米的高强度钢2＋2。

根据本发明的该方面，所述帘线的构造是直径为0.250毫米的普通强度钢2＋2。

根据本发明的该方面，所述帘线的构造是直径为0.210毫米的超高强度钢2＋2。

根据本发明的该方面，所述帘线的构造是直径为0.295毫米的高强度钢1＋2。

根据本发明的该方面，所述帘线的构造是直径为0.270毫米的超高强度钢1＋2。

定义

下面的定义可适用于本发明。

“三角胶”表示位于胎圈芯径向上方且在帘布层与反包帘布层之间的弹性填料。

“环形”表示形成如同一个环。

“高宽比”表示其断面高度与其断面宽度的比。

“轴向的”和“轴向地”在本文中用于指平行于轮胎旋转轴线的线或方向。

“胎圈部分”或“胎圈结构”表示轮胎的包括（一个或多个）环形抗拉构件的部分，该环形抗拉构件由帘布层帘线包绕并且成形，有或不带其它增强元件，如胎圈芯包布、胎跟加强层、三角胶、护趾胶和胎圈包布，以便适配于轮辋设计。胎圈部分或胎圈结构可具有中心芯体和环绕所述中心芯体的外部护套。

“带束层结构”表示由平行帘线构成的至少两个环形层或帘布层，帘线经过织造或未经织造，位于胎面下方，非锚定于胎圈上，并且具有相对于轮胎的赤道面倾斜的帘线。所述带束层结构也可包括以相对低的角度倾斜的用作限制层的平行帘线层。

“斜交轮胎”（交叉帘布层）表示在胎体帘布层中的加强帘线以相对于轮胎赤道面约25度至65度角斜对角地穿过轮胎从胎圈至胎圈延伸的轮胎。如果存在多个帘布层，那么帘线在交替的层内以相反的角度延伸。

“缓冲层（Breakers）”表示由平行增强帘线构成的至少两个环形层，上述平行增强帘线关于轮胎的赤道面具有与胎体帘布层中平行增强帘线相同的角度。缓冲层通常与斜交轮胎相关联。

“缆线”表示通过将两个或多个合股线捻绞在一起而形成的帘线。

“胎体”表示除带束层结构、胎面、底胎面以及帘布层上的胎侧橡胶之外的轮胎结构，但是包括胎圈。

“外胎”表示除胎面与底胎面之外的胎体、带束层结构、胎圈、胎侧及轮胎所有其它部件，即，整个轮胎。

“胎跟加强层（chipper）”指位于胎圈区内的一窄条织物或钢帘线，其功能是加强胎圈区域并稳定胎侧的径向最内侧部分。

“周向”表示沿着与赤道面（EP）平行且与轴向方向垂直的环形轮胎表面的周长延伸的线或方向；它还指其半径限定胎面的轴向曲率的多组相邻圆形曲线的方向，如在横截面中观察。

“帘线”表示组成轮胎增强结构的增强线束之一。

“帘线角”表示帘线相对于赤道面在轮胎平面图的向左部或右部形成的锐角。所述“帘线角”在已硫化固化但未充气的轮胎中测量。

“帘线构造（cord construction）”表示帘线内线的布置。例如，术语可以是“尼龙 1400分特/1/3 8.5tpi/8.5tpi”，其表示尼龙基的线的线性密度，单位为分特（1400），线中的长丝数量（1），和帘线中的线的根数（3），对于线而言，在“S”方向或沿顺时针方向每英寸8.5匝，且对于帘线而言，在“Z”方向或沿逆时针方向每英寸8.5匝。

“胎冠”表示在轮胎胎面的宽度界限内的轮胎部分。

“丹尼尔（Denier）”表示以每9000米的克数为单位的重量（表示线性密度的单位）。

“分特（dtex）”表示以每10000米的克数为单位的重量。

“弹性体”表示在变形之后能够恢复大小和形状的弹性材料。

“赤道面（EP）”表示垂直于轮胎的旋转轴线并且穿过其胎面中心的平面；或者含有胎面周向中心线的平面。

“织物”表示基本上单向延伸的帘线的网眼织物，其可被加捻，进而包括多个由高模量材料构成的众多长丝（也可被加捻）。

“纤维”为形成长丝的基本元素的天然或人造的物质单元，其特征在于其长度为其直径或宽度的至少100倍。

“长丝支数”表示构成纱线的长丝的数量。例如，1000旦尼尔聚酯纤维具有大致190根长丝。

“胎圈芯包布（flipper）”指围绕胎圈钢丝的加强织物用于强度并将胎圈钢丝紧固在轮胎本体内。

“规格”通常指的是测量值，具体指厚度测量值。

“高强度钢（HT）”表示以0.20 mm的长丝直径具有至少3400 MPa的抗拉强度的碳钢。

“内部”表示朝着轮胎的内侧，且“外部”表示朝着其外侧。

“内衬层”表示形成无内胎轮胎的内表面的弹性体或其它材料的层或多个层，其含有轮胎内的充气流体。

“LASE”为在规定伸长下的载荷。

“横向”表示轴向方向。

“捻距”表示加捻的长丝或线束绕另一长丝或线束旋转360度而行进的距离。

“线性密度”表示每单位长度的重量。

“负荷范围”表示由The Tire and Rim Association, Inc中的表格中定义的，特定类型的服务中使用的特定轮胎的负荷和充气限制。

“兆抗拉强度钢（MT）”表示以0.20 mm的长丝直径具有至少4500 MPa的抗拉强度的碳钢。

“普通载荷”表示由适当的标准组织为轮胎使用状况选定的规定设计充气压力和载荷。

“普通强度钢（NT）”表示以0.20 mm的长丝直径具有至少2800 MPa的抗拉强度的碳钢。

“帘布层”表示由涂覆有橡胶的径向配置或以其它方式平行布置的帘线构成的帘线加强层。

“径向的”和“径向地”用于表示在径向方向上朝着或远离轮胎的旋转轴线的方向。

“子午线帘布层结构”表示具有加强帘线的一个或多个胎体帘布层或至少一个帘布层，且所述加强帘线相对于轮胎的赤道面定向在65度与90度之间的角度。

“子午线轮胎”表示带束的或周向地限制的充气轮胎，其中，至少一个帘布层具有以相对于轮胎赤道面在65度与90度之间的帘线角从胎圈延伸至胎圈的帘线。

“铆接点(rivet)”表示在一层中帘线之间的空隙。

“断面高度”表示在轮胎赤道面上从名义轮辋直径到轮胎外直径的径向距离。

“断面宽度”表示以标准压力对轮胎充气24小时之时或之后，但并未承载的情况下，平行于轮胎轴线且位于其胎侧的外部之间的最大线性距离，不包括由于标签、装饰或保护带而导致的胎侧升高造成的宽度。

“自支撑防爆轮胎（Self-supporting run-flat）”指的是具有这样一种结构的轮胎，其中当所述轮胎在未充气状态下在有限时间段和有限速度下工作时，所述轮胎结构独自足以支撑车辆载荷。由于轮胎结构独立（没有内部结构），因此所述轮胎的侧壁和内表面不可能在自身上发生破裂或挠曲。

“侧壁插件（Sidewall insert）”指的是被设置在轮胎的侧壁区中的弹性体或帘线增强件。该插件可以添加到胎体增强帘布层和形成轮胎的外表面的外侧壁橡胶上面。

“侧壁”表示轮胎在胎面与胎圈之间的部分。

“刚度（Spring Rate）”表示轮胎的刚硬度，以在给定载荷下的载荷偏斜曲线的斜率来表示。

“刚度比(stiffness ratio)”表示控制带束层结构的刚度的值除以另一个带束层结构刚度的值，这些值通过固定三个点的抗弯试验而确定，所述的固定三个点的抗弯试验具有帘线的两个端点和在这两个固定端点之间位于中心的负荷，该帘线被该负荷支承并曲挠。

“超高强度钢（ST）” 表示以0.20 mm的长丝直径具有至少3650 MPa的抗拉强度的碳钢。

“韧性”为未应变的样品的表示为每单位线密度的力的应力（克/特克斯或克/旦尼尔）。用在纺织品中。

“张力”是以力/横截面积为单位表示的应力。psi=12,800的强度乘以比重乘以克/旦尼尔为单位的韧性。

“护趾胶”指的是轮胎的每个胎圈轴向向内的周向展开的弹性轮辋接触部分。

“胎面”表示当结合至外胎时包括轮胎的一部分的模制橡胶部件，该部分在轮胎正常充气并在标准负载下时与路接触。

“胎面宽度”表示胎面表面在包括轮胎旋转轴线的平面内的弧长度。

“反包端（turnup end）”表示胎体帘布层的从帘布层包绕的胎圈向上(即径向向外)翻折的部分。

“超高抗拉强度钢（UT）”表示以0.20 mm的长丝直径具有至少4000 MPa的抗拉强度的碳钢。

“垂直向偏转（Vertical Deflection）”表示轮胎在载荷作用下的产生偏转的量。

“金属丝构造”表示金属丝帘线内的金属丝的布置。例如，术语可以是“UT 0.20毫米 2/3 8.5英寸/8.5英寸”，其表示每股超高强度钢的直径（0.20毫米），每根金属丝长丝中金属丝股线的数量（2），金属丝帘线中的金属丝长丝数量（3），且对于金属丝长丝而言，在“S”方向或沿顺时针方向每英寸捻距8.5，且对于金属丝帘线而言，在“Z”方向或沿逆时针方向每英寸捻距8.5。当金属丝帘线由钢构造而成时，金属丝帘线可被叫作“钢制帘线”。

“纱线”为用于纺织纤维或长丝的连续丝线的专业术语。纱线以下列几种形式出现：1）捻合在一起的多根纤维；2）聚在一起而没有捻合的多根长丝；3）以一定程度的加捻聚在一起的多根长丝；4）有或没有加捻的单根长丝（单丝）；5）有或没有加捻的窄条材料。

附图说明

通过结合附图阅读下面的描述，本发明的结构、操作和优点可变得更为清楚，其中：

图1示出了本发明所使用的实例充气轮胎的示意性剖视图;

图2示出了根据本发明的一个实例胎圈结构的示意图;

图3示出了根据本发明的另一实例胎圈结构的示意图;

图4示出了根据本发明的又一实例胎圈结构的示意图;和

图5示出了根据本发明的再一实例胎圈结构的示意图。

具体实施方式

参见图1和图2，图中示出了包括根据本发明的一个实例胎圈结构20的充气轮胎100的示意图。该胎圈结构20可由胎体帘布层150和三角胶152所环绕。该胎圈结构20可具有无芯的（例如没有被限定的或者一致的中心芯体，均匀的布置）等边三角形构型（图2），所述构型由在充气轮胎100的胎圈部分内具有独特构造的21根帘线22形成。

帘线22可以为金属丝、芳族聚酰胺（aramid）帘线、碳纤维帘线、或者其它适合的材料。在上下文中，“无芯”可能意味着：除了将所有帘线紧固在一起的弹性体基质和胎体帘布层152之外，内部帘线22彼此相邻，但是并不互连（例如，胎圈结构20没有中心芯体/护套布置，横截面具有均匀或一致的布置）。例如，每一根帘线22可以是金属丝且具有以下构造中的一种或多种：直径为0.295毫米的高强度钢2＋2、直径为0.250毫米的普通强度钢2＋2、直径为0.210毫米的超高强度钢2＋2、直径为0.295毫米的高强度钢1＋2、和直径为0.270毫米的超高强度钢1＋2，以及其它钢制帘线、钛、或者其它金属构造。

另一种可选方式是，胎圈结构30可具有无芯的（例如没有被限定的或者一致的芯体）直角三角形构型（图3），所述构型由在充气轮胎100的胎圈部分内具有独特构造的21根帘线32形成。在上下文中，“无芯”可能意味着：除了将所有金属丝帘线紧固在一起的弹性体基质和胎体帘布层152之外，内部帘线32彼此相邻，但是并不互连（例如，胎圈结构30没有中心芯体/护套布置，横截面具有均匀或一致的布置）。每一根帘线32可以是金属，例如具有以下构造中的一种或多种：直径为0.295毫米的高强度钢2＋2、直径为0.250毫米的普通强度钢2＋2、直径为0.210毫米的超高强度钢2＋2、直径为0.295毫米的高强度钢1＋2、和直径为0.270毫米的超高强度钢1＋2，以及其它钢制帘线构造。

另一种可选方式是，胎圈结构40可具有无芯的（例如没有被限定的或者一致的芯体）矩形构型（图4），所述构型由在充气轮胎100的胎圈部分内具有独特构造的20根帘线42形成。在上下文中，“无芯”可能意味着：除了将所有帘线紧固在一起的弹性体基质和胎体帘布层152之外，内部帘线42彼此相邻，但是并不互连（例如，胎圈结构40没有中心芯体/护套布置，横截面具有均匀或一致的布置）。每一根帘线42可以是金属，例如具有以下构造中的一种或多种：直径为0.295毫米的高强度钢2＋2、直径为0.250毫米的普通强度钢2＋2、直径为0.210毫米的超高强度钢2＋2、直径为0.295毫米的高强度钢1＋2、和直径为0.270毫米的超高强度钢1＋2，以及其它钢制帘线构造。

另一种可选方式是，胎圈结构50可具有无芯的（例如没有被限定的或者一致的芯体）五边形构型（图5），所述构型由在充气轮胎100的胎圈部分内具有独特构造的19根帘线52形成。在上下文中，“无芯”可能意味着：除了将所有帘线紧固在一起的弹性体基质和胎体帘布层152之外，内部帘线52彼此相邻，但是并不互连（例如，胎圈结构50没有中心芯体/护套布置，横截面具有均匀或一致的布置）。每一根帘线52可以是金属，例如具有以下构造中的一种或多种：直径为0.295毫米的高强度钢2＋2、直径为0.250毫米的普通强度钢2＋2、直径为0.210毫米的超高强度钢2＋2、直径为0.295毫米的高强度钢1＋2、和直径为0.270毫米的超高强度钢1＋2，以及其它钢制帘线构造。

如上文中所描述的实例帘线22、32、42、52所示，胎圈结构20、30、40、50可以由数量在3－300根帘线或者数量在15－100根帘线的均匀布置进行限定，每一根帘线包括由至少两股线包绕的至少一股线。例如，钢制帘线22、32、42、52因此可被用于胎圈结构20、30、40、50，而非胎圈金属丝。钢制帘线22、32、42、52可由长丝的数量、长丝的直径、钢的规格、和布设所述长丝的方式进行限定。可以在常规的胎圈卷成机上面生产这样的胎圈结构20、30、40、50。另外，每一根钢制帘线22、32、42、52上面可涂覆有弹性体化合物（图中未示出），然后进行缠绕从而形成胎圈结构20、30、40、50。

这些钢制帘线22、32、42、52可被用于生产常规的胎圈几何形状，例如条带、五边形、六边形、正方形、矩形、三角形等。每一胎圈的帘线数量可取决于帘线强度和直径。为了满足几何和/或功能上的需要，新的几何形状也是有可能的（例如，甚至更换三角胶152）。根据本发明，在这样的胎圈应用中，用于其它轮胎增强应用（例如胎体、带束层等）的常规钢制帘线可能是潜在的候选对象。

这些胎圈结构20、30、40、50可改善轮胎性能特征并且易于实现初始装备（OE）要求。这些胎圈结构还可以生产出更坚固的产品，而对生产和安装公差和工序的依赖性更少。这些胎圈结构20、30、40、50可进一步允许在定型/固化工艺过程中胎圈具有更佳的旋转能力、改善了胎圈区中帘布层的排列、改进了胎圈在轮辋上面的座置、以及改善了在轮辋的整个周边范围内的外轮胎与轮辋之间的传力。

如上文中所述，根据本发明的胎圈结构20、30、40、50可在充气轮胎100中产生优良的性能特征。该结构20、30、40、50因此提高了充气轮胎100的性能，虽然充气轮胎的结构和行为的复杂性使得未提出完全的和满意的理论。Temple, Mechanics of Pneumatic Tires (2005)。虽然在充气轮胎力学中容易地了解经典复合材料理论的原理，但由充气轮胎的许多结构部件引入的另外的复杂性易于使得预测轮胎性能的问题复杂化。Mayni, Composite Effects on Tire Mechanics (2005)。另外，因为聚合物和橡胶的非线性的时间、频率和温度行为，所以充气轮胎的分析设计是目前工业中最具挑战性的和未得到正确评价的工程挑战之一。Mayni。

充气轮胎具有特定的基本结构元件。美国交通运输部，Mechanics of Pneumatic Tires，207-208页 (1981)。重要的结构元件是胎圈结构，其典型地由嵌入到且结合到通常为天然或合成橡胶的低模量聚合材料的基质中的多根钢制帘线制成。同上，在207 至 208页处。

整个工业界内的轮胎制造商不能同意或预测胎体结构的帘线的不同加捻对于充气轮胎中的噪声特征、操控性、耐久性、舒适性等的影响。Mechanics of Pneumatic Tires，80至85页。

这些复杂性由轮胎性能和轮胎部件之间的相互关系的下表展示。  

内衬层

胎体帘布层

胎圈/三角胶

带束层

覆层

胎面

模具

胎面磨损

X

X

X

噪声

X

X

X

X

X

X

操控性

X

X

X

X

X

X

牵引力

X

X

耐久性

X

X

X

X

X

X

X

滚动阻力

X

X

X

X

X

乘坐舒适性

X

X

X

X

高速

X

X

X

X

X

X

保气性

X

X

质量

X

X

X

X

X

X

X

如从表中可见，胎圈结构特征影响充气轮胎的其他部件（即，胎圈结构影响胎体帘布层、三角胶、带束帘布层、覆层等），从而导致许多部件相互相关且相互影响，以致影响了一组功能特性（噪声、操控性、耐久性、舒适性、高速、保气性、滚动阻力和轮胎质量），从而导致完全不可预测的和复杂的复合物。因此，改变甚至一个部件可导致多达以上十个功能特征的直接改进或劣化，以及改变所述一个部件和多达六个其它结构部件之间的相互作用。这六个相互作用的每个因此可能间接地改进或劣化那十个功能特征。这些功能特征的每个是否改进、劣化或未受影响，以及受影响的量，如果没有由发明人进行的洞察、试验和测试的情况下无疑是不可预测的。

因此，例如当充气轮胎的胎圈结构的帘线结构的结构（即，加捻、帘线构造等）被修改以意图于改进充气轮胎的一个功能特性时，任何数量的其他功能特性可能不可接受地被劣化。此外，所述胎圈结构与胎体帘布层、带束帘布层、覆层、胎面之间的相互作用也可能不可接受地影响充气轮胎的功能特性。因为这些复杂的相互关系，胎圈结构的修改可能甚至不改进所述一个功能特性。

因此，如上所述，多个部件之间的相互关系的复杂性使得根据本发明的胎圈结构20、30、40、50的修改的实际结果不可能从无限的可能的结果中预测或预见。仅通过大量实验才表明本发明的胎圈结构20、30、40、50和帘线22、32、42、52对于充气轮胎而言是极好的、出乎意外的并且不可预测的选择。

可以根据在此所提供的描述对本发明做出各种变化。尽管为说明本发明的目的示出了某些代表性实施例和细节，但是本领域的技术人员应当清楚，在不脱离本发明范围的情况下，可在其中作出各种变化和变型。因此，应理解的是，可在所描述的特定实施例中作出变化，所述变化将在如所附权利要求书所限定的本发明的全部想要的范围内。

虽然已结合本发明的实施例对本发明进行了描述，但是在前述教导的指引下，对于所属领域的技术人员而言许多其它可选方式、变化和变型是很明显的。因此，本发明旨在包括所有这些落入到如所附权利要求书所限定的本发明的精神和保护范围内的其它可选方式、变化和变型。

Claims (10)

1. 一种具有设置在其中的胎圈结构的充气轮胎，所述胎圈结构由数量在3－300根帘线的均匀布置进行限定，其特征在于，每一根帘线包括由至少两根金属股线包绕的至少一根金属股线。

2. 根据权利要求1所述的充气轮胎，其特征在于，所述帘线是钢制帘线。

3. 根据权利要求1所述的充气轮胎，其特征在于，所述帘线由高强度钢构造而成。

4. 根据权利要求1所述的充气轮胎，其特征在于，所述帘线由普通强度钢构造而成。

5. 根据权利要求1所述的充气轮胎，其特征在于，所述帘线由超高强度钢构造而成。

6. 根据权利要求1所述的充气轮胎，其特征在于，所述胎圈结构是无芯的。

7. 根据权利要求1所述的充气轮胎，其特征在于，所述充气轮胎不具有三角胶。

8. 根据权利要求1所述的充气轮胎，其特征在于，所述胎圈结构具有三角形横截面。

9. 根据权利要求1所述的充气轮胎，其特征在于，所述胎圈结构具有矩形横截面。

10. 根据权利要求1所述的充气轮胎，其特征在于，所述胎圈结构具有五边形横截面。

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