CN103648800A - 用于轻型车辆的轮胎 - Google Patents

Abstract

本发明涉及旨在装配至轻型车辆的轮胎，包括：两个胎圈（20），所述两个胎圈（20）被设计成与安装轮辋接触，每个胎圈包括至少一个环形增强结构（70）；两个胎侧（30），所述两个胎侧（30）沿径向向外延伸所述胎圈，所述两个胎侧在胎冠中会合；至少一个胎体增强件（60），所述至少一个胎体增强件（60）锚固在所述胎圈中并且从所述胎圈延伸通过所述胎侧直至所述胎冠，所述胎体增强件包括多个胎体增强元件（61），这些胎体增强元件为纺织物并且沿径向取向；胎冠增强件，所述胎冠增强件由纺织物增强元件的织物（180）组成，所述纺织物增强元件相对于周向方向以±45°取向；所述胎冠增强件被纺织物环箍增强件（100）和胎面（40）从顶部覆盖，所述环箍增强件由沿周向取向的增强元件（101）形成。

Description

用于轻型车辆的轮胎

技术领域

本发明涉及轮胎，更具体地，涉及旨在装配至具有低能耗的轻型车辆的轮胎。

背景技术

用于客运车辆的多数轮胎包括纺织物胎体增强件以及两个胎冠增强件，所述纺织物胎体增强件的增强元件沿径向取向。胎冠增强件中的每一者包括增强元件（金属帘线），所述增强元件相对于周向方向以约22°的角度取向。有时，胎冠增强件被由基本上沿周向取向的增强元件形成的环箍增强件从顶部覆盖。

为了装配至低能耗车辆例如参与壳牌节能车马拉松大赛的所谓的“城市概念”车辆或参与澳大利亚组织的世界太阳能车大赛的太阳能车辆，轮胎设计者通常选择简化的和更轻质的设计。他们特别使用包括单个径向胎体增强件的轮胎，所述单个径向胎体增强件被由两个交叉帘布层制成的胎冠增强件从顶部覆盖。这些帘布层中的每一者用丝状金属增强元件增强，所述丝状金属增强元件在每个帘布层中平行并且从一个帘布层至另一个帘布层交叉，与周向方向形成±22°的角度。

虽然这些轮胎实际上有可能获得极低的滚动阻力，在某些行驶条件下它们的侧偏刚度不令人满意，并且它们对损坏（穿孔、敲击，也被称为道路危险）的抗性有时不足。

发明内容

本发明的一个目的是获得旨在装配至低能耗车辆的轮胎，所述轮胎具有出色的滚动阻力同时有可能获得适合这些车辆的侧偏刚度。

使用旨在装配至轻型车辆的轮胎来实现该目的，所述轮胎包括：

两个胎圈，所述两个胎圈被设计成与安装轮辋接触，每个胎圈包括至少一个环形增强结构；

两个胎侧，所述两个胎侧沿径向向外延伸所述胎圈，所述两个胎侧在胎冠中会合；

至少一个胎体增强件，所述至少一个胎体增强件锚固在所述胎圈中并且从所述胎圈延伸通过所述侧壁直至所述胎冠，所述胎体增强件包括多个胎体增强元件，这些胎体增强元件为纺织物的并且沿径向取向；

胎冠增强件，所述胎冠增强件由纺织物增强元件的织物组成，其中所述织物通过在相同平面中与以第一方向铺设的增强元件和以第二方向铺设的增强元件交织而获得，所述第二方向垂直于所述第一方向，所述织物在轮胎中以这样的方式排列使得所述第一方向与周向方向形成大于或等于40°且小于或等于50°的角度，而所述第二方向与周向方向形成大于或等于-50°且小于或等于-40°的角度，所述增强件被胎面从顶部覆盖；

所述胎冠进一步包括纺织物织物环箍增强件，所述环箍增强件由沿周向取向的增强元件形成。

根据第一个优选的实施方案，根据本发明的轮胎包括单个胎体增强件，从而减少其重量。

根据第二个优选的实施方案，所述纺织物增强元件的织物由尼龙制成，这是因为这种在断裂之前可以承受大量伸长的织物更能抵抗道路危险。

根据第三个优选的实施方案，所述环箍增强件由芳纶制成。这是因为这种织物足够坚硬从而很好地承受胎冠区域中的张力。

根据第四个优选的实施方案，轮胎不具有“内衬”（所述“内衬”不能渗透充气气体并且涂覆轮胎的内表面），即丁基橡胶层，因为这使得轮胎更轻。事实上，轮胎制造中所使用的常见的橡胶化合物对于充气气体具有足够的不渗透性从而允许轮胎用于壳牌节能车马拉松大赛或世界太阳能车大赛类型的试验而无需极为频繁的再充气。

根据第五个优选的实施方案，胎面包括胎面花纹并且在崭新条件下胎面花纹的径向高度小于或等于5mm，优选小于或等于2mm。所述胎面花纹的高度有助于降低滚动阻力。

当然，有利的是将若干或甚至全部优选的实施方案组合。

附图说明

图1显示了轮胎的外观。

图2显示了通常用于客运车辆的轮胎的局部立体截面图。

图3以径向截面显示了适合用于低能耗客运车辆的参照轮胎的一部分。

图4以径向截面显示了根据本发明的轮胎的一部分。

图5显示了图3的细节。

图6显示了图4的细节。

具体实施方式

当使用术语“径向”时，在本领域技术人员对所述术语的各种不同使用之间进行区分是适当的。首先，该表述指的是轮胎的半径。在所述术语的该意义上，如果点P1比点P2更接近轮胎的旋转轴线，则称点P1位于点P2的“径向内侧”（或“在径向上位于点P2的内侧”）。相反，如果点P3比点P4更远离轮胎的旋转轴线，则称点P3位于点P4的“径向外侧”（或“在径向上位于点P4的外侧”）。当在更小（或更大）半径的方向上前进时，称为“径向向内（或向外）”前进。当提到径向距离时，所述术语的该意义同样适用。

相反，当丝线或增强件的增强元件与周向方向形成大于或等于80°且小于或等于90°的角度时，则称所述丝线或增强件是“径向的”。在本文献中指出，术语“丝线”应在最通用的意思上进行理解，并且包括单丝、多丝、帘线、纱线或等同组件形式的丝线，而不考虑制成丝线的材料如何，也不考虑是否进行了为增强其与橡胶结合的表面处理。

最后，本文的“径向截面”或“径向横截面”意指包含轮胎的旋转轴线的平面上的截面或横截面。

“轴向”方向是平行于轮胎的旋转轴线的方向。如果点P5比点P6更接近轮胎的中平面，则称点P5位于点P6的“轴向内侧”（或“在轴向上位于点P6的内侧”）。相反，如果点P7比点P8更远离轮胎的中平面，则称点P7位于点P8的“轴向外侧”（或者“在轴向上位于点P8的外侧”）。轮胎的“中平面”是垂直于轮胎的旋转轴线且等距地介于每个胎圈的环形增强结构之间的平面。

“周向”方向是垂直于轮胎的半径以及轴向方向两者的方向。

在本文中，表述“橡胶组合物”表示包含至少一种弹性体和一种填料的橡胶组合物。

“旨在装配至轻型车辆的轮胎”在此意指能够承受100kg但是不超过200kg的数量级的负荷的轮胎，并且所述轮胎的质量小于或等于5kg，优选小于或等于2kg。

当称为织物的增强元件“相对于周向方向以±45°取向”时，意指织物通过在同一平面中与以第一方向铺设的丝线和以第二方向铺设的丝线交织而获得，所述第二方向垂直于所述第一方向，所述织物在轮胎中以这样的方式排列使得所述第一方向与周向方向形成大于或等于40°且小于或等于50°的角度，而所述第二方向与周向方向形成大于或等于-50°且小于或等于-40°的角度。

正如在本文献中所使用的，“纺织物”指的是一种或多种纤维或纤维部分相对于其它纤维或其它相同纤维部分适当排列从而形成织物，并且包括天然和合成纤维，特别是聚合物纤维例如尼龙、聚酯等，以及无机纤维，例如碳纤维等。

图1示意性显示了轮胎10的外观。轮胎10包括胎冠，所述胎冠包括由胎面40从顶部覆盖的胎冠增强件（图1中不可见）；两个胎侧30，所述两个胎侧30沿径向向内延伸所述胎冠；和两个胎圈20，所述两个胎圈20在径向上位于所述胎侧30的内侧。

图2如上所述示意性显示了通常用于客运车辆的轮胎10的局部立体截面图并且显示了轮胎的各个组成部件。轮胎10包括胎体增强件60，所述胎体增强件60由涂覆有橡胶化合物的丝线61制成；和两个胎圈20，每个胎圈包括将轮胎10保持在轮辋（未示出）上的环形增强结构70。胎体增强件60锚固在每个胎圈20中。轮胎10进一步包括具有两个帘布层80和90的胎冠增强件。帘布层80和90中的每一者由丝状增强元件81和91增强，所述丝状增强元件81和91在各层中平行并且从一层至另一层交叉，与周向方向形成在10°和70°之间的角度。轮胎还包括环箍增强件100，所述环箍增强件100在径向上设置在胎冠增强件的外侧，所述环箍增强件由增强元件101制成，所述增强元件101沿周向取向并且螺旋缠绕。胎面40铺设在环箍增强件上；正是所述胎面40接触轮胎10与道路之间提供。所示的轮胎10是“无内胎”轮胎：其包括“内衬”50，所述“内衬”50由不能渗透充气气体的丁基橡胶化合物形成并且覆盖轮胎的内表面。

图3如上所述示意性以径向截面显示了适合用于低能耗车辆的参比轮胎10的一半。轮胎10包括旨在与安装轮辋（未示出）接触的两个胎圈20，每个胎圈20包括环形增强结构，在该实例中为胎圈线70。两个胎侧30沿径向向外延伸胎圈20并且在胎冠中会合，所述胎冠包括由第一增强元件层80和第二增强元件层90形成的胎冠增强件，所述胎冠增强件在径向上由胎面40从顶部覆盖。每个增强元件层包括涂覆有由橡胶化合物形成的基质的丝状增强元件。每个增强元件层的增强元件基本上彼此平行，两个层的增强元件以相对于周向方向约23°的角度从一层至另一层交叉，正如被称为于子午线轮胎的轮胎领域的技术人员所公知的。

轮胎10进一步包括胎体增强件60，所述胎体增强件60从胎圈20延伸通过胎侧30直至胎冠。在此，所述胎体增强件60包括基本上沿径向取向的丝状增强元件，亦即，所述丝状增强元件与周向方向形成大于或等于80°且小于或等于90°的角度。

胎体增强件60包括多个胎体增强元件；其通过围绕胎圈线70卷绕而锚固在两个胎圈20中，从而以已知的方式在每个胎圈中形成主要部分和卷绕部分。

附图标记110表示旨在增强轮胎胎肩的橡胶化合物层。轮胎的中平面用附图标记130表示。

图5显示了图3的细节。

虽然所述轮胎实际上有可能获得极低的滚动阻力，但在某些行驶条件下它们的侧偏刚度不令人满意。

本发明的一个目的是获得旨在装配至低能耗车辆的轮胎，所述轮胎具有出色的滚动阻力同时有可能获得适合这些车辆的侧偏刚度。

通过根据本发明的轮胎实现所述以及其它目的，根据本发明的轮胎的一个实施方案显示于图4中。该轮胎10包括旨在与安装轮辋（未示出）接触的两个胎圈20，每个胎圈20包括至少一个环形增强结构，在该实例中为胎圈线70。两个胎侧30沿径向向外延伸胎圈20并且在胎冠中会合。轮胎10包括单个胎体增强件60，所述单个胎体增强件60锚固在胎圈20中并且从胎圈20延伸通过胎侧30直至胎冠。胎体增强件60包括多个沿径向取向的纺织物胎体增强元件。轮胎10进一步包括胎冠增强件，所述胎冠增强件由相对于周向方向以±45°取向的尼龙丝线织物180组成。在具体实施方案中，发现合适的织物为由Milliken以参考号0404/136/0413市售的织物。

胎冠增强件180由环箍增强件100从顶部覆盖，所述环箍增强件100合意地由芳纶制成并且由沿周向取向的增强元件形成。其为相对于周向方向以0°设置的单独丝线。不强制使用芳纶，但是推荐使用帘布层断裂强度至少为400daN/cm的材料，其目的是在轮胎良好充气超过其工作压力时避免胎冠爆炸。

环箍增强件由胎面40从顶部覆盖。将注意在所示实施方案中，轮胎不具有覆盖轮胎的内表面的丁基橡胶组合物层。将进一步注意到在该情况中，环箍增强件在径向上位于胎冠增强件的外侧，并且环箍增强件沿轴向延伸超过胎冠增强件。然而这些仅为示例性实施方案，本文的公开内容包括其它实施方案，例如环箍增强件在径向上位于胎冠增强件的内侧的实施方案，和/或胎冠增强件沿轴向延伸超过环箍增强件的实施方案。

胎面包括胎面花纹（未示出）；在本文描述的某些实施方案中，胎面花纹的径向高度小于或等于5mm，优选小于或等于2mm。

为了证明通过根据本发明的轮胎获得的优点，将具有图3所示的设计的参比轮胎与具有图4所示的设计的根据本发明的轮胎进行对比。两种轮胎的尺寸为95/80R16。

下表显示了所获得的滚动阻力（“RR”）值。滚动阻力基本上不变，根据本发明的轮胎可能具有少量优势。使用如下特定条件：负荷70daN，压力5bar，速度30和90km/h，使用与ISO28580方法相似的方法获得这些值。

	参比轮胎	根据本发明的轮胎
			30km/h下的RR	1.07kg/t	1.05kg/t

90km/h下的RR

1.41kg/t

1.36kg/t

在Lalystad（荷兰）的DRW测试中心在高速椭圆环道上进行的主观测试中对轮胎的性质进行对比。评估程序包括在80至120km/h之间的速度下以直线操纵，例如蛇形绕桩、变换车道或避让操纵。使用相同样式和型号的三轮车辆测试每组轮胎，所述轮胎以一组三个相同的新轮胎的方式安装在车辆上并且对每个车辆使用有经验的测试驾驶员。测试以“盲试”方式进行，其中测试驾驶员给出他们关于线性、增益、延迟的印象等但并不知晓轮胎的设计。这些测试的结果表明，相比于根据图3的轮胎，根据本发明的轮胎（即图4中所示的轮胎）提供对于操纵更为线性的响应。此外，相比于装配有根据图3的轮胎的车辆的反应，装配有根据图4的轮胎的车辆的反应被测试员评价为更为渐进，并且没有延迟。测试员做出报告为即使在120km/h下，装配有具有图4中所示结构的轮胎的车辆的安全性感觉相比于装配有图3的轮胎的车辆仍然得到提升。此外，图4的轮胎在所有速度下的定中心均为精准。

Claims (6)

1.旨在装配至轻型车辆的轮胎，包括：

两个胎圈（20），所述两个胎圈（20）被设计成与安装轮辋接触，每个胎圈包括至少一个环形增强结构（70）；

两个胎侧（30），所述两个胎侧（30）沿径向向外延伸所述胎圈，所述两个胎侧在胎冠中会合；

至少一个胎体增强件（60），所述至少一个胎体增强件（60）锚固在所述胎圈中并且从所述胎圈延伸通过所述胎侧直至所述胎冠，所述胎体增强件包括多个胎体增强元件（61），这些胎体增强元件为纺织物并且沿径向取向；

胎冠增强件，所述胎冠增强件由纺织物增强元件的织物（180）组成，其中所述织物通过在相同平面中与以第一方向铺设的增强元件和以第二方向铺设的增强元件交织而获得，所述第二方向垂直于所述第一方向，所述织物在轮胎中以这样的方式排列使得所述第一方向与周向方向形成大于或等于40°且小于或等于50°的角度，而所述第二方向与周向方向形成大于或等于-50°且小于或等于-40°的角度，所述增强件被胎面（40）从顶部覆盖；

所述胎冠进一步包括纺织物环箍增强件（100），所述环箍增强件由沿周向取向的增强元件（101）形成。

2.根据权利要求1所述的轮胎，其中所述轮胎包括单个胎体增强件（60）。

3.根据权利要求1和2中的任一项所述的轮胎，其中所述纺织物增强元件的织物（180）由尼龙制成。

4.根据权利要求1至3中的任一项所述的轮胎，其中所述环箍增强件（100）由芳纶制成。

5.根据权利要求1至4中的任一项所述的轮胎，其中所述轮胎不具有涂覆所述轮胎的内表面的丁基橡胶层（50）。

6.根据权利要求1至5中的任一项所述的轮胎，其中所述胎面包括胎面花纹并且其中在崭新条件下所述胎面花纹的径向高度小于或等于5mm，优选小于或等于2mm。

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