CN1056345C - 轮胎胎体的锚定 - Google Patents

Abstract

轮胎的胎体由单一的帘布线构成，该帘布线从一侧的胎唇往复地通过至另一侧胎唇中。在侧壁中，所述的往复帘布线形成了单一的周向对准(33)。在胎唇中，所述的往复帘布线形成了两个对准(31)和(32)，这两个周向的对准被一组周向的帘布线(61)而分离开，在各帘布线的对准之间插入了一层肖氏硬度SHA大于70的橡胶材料(5)。

Description

轮胎胎体的锚定

本发明涉及轮胎。更具体地说，本发明涉及在侧壁和胎缘中的加强帘布线的布置；本发明也涉及胎缘中的胎体帘布线的锚定。

目前，轮胎胎体的加强由一排或多排通常是径向延伸的帘布线构成，各排帘布线围绕着一条或多条设置在胎缘中的胎缘线。这种构成胎缘的方法使得轮胎在其轮圈处的紧固成为可能。以这种方式形成的胎缘的刚度是非常大的。

沿着侧壁的方向，随着半径的加大，保证胎缘的刚度逐步改变是非常理想的。在目前的技术水平上，要保证在侧壁和胎缘之间逐步改变这种刚度是相当困难的。侧壁必须具有足够的柔性，另一方面，胎缘必须具有足够的刚度。事实上，轮胎在这部分上的加强总是不可避免地具有不连续性：在胎体径向的上端，胎体的翻起部分不是逐渐地过度到胎体的不翻起区域，这样该不翻起的区域就不可避免地具有较小的刚度。顺便提一句，“半径的加大”或“半径的上端”都是指顺着更大半径的方向。

在径向胎体的情况下，现行技术已经了解其他的使得把避免绕胎缘线翻起的思想成为可能的设计原理。例如，美国第3072171号专利中就提及了这一点，该专利建议消除胎体各排帘布线的翻起，贴着径向的胎体帘布线设置周向的帘布线。然而，在已知的结构中，要保证胎体帘布线有足够的强度锚定在周向的帘布线上是相当困难的，所以，该建议一直没有被实际采用。

本发明的目的就是提供一种新的布置胎体加强帘布线的方式，以尽可能地保证轮胎的弯曲的侧壁在接通胎缘的区域刚度逐渐变化，同时允许锚定许许多多的胎体帘布线。

本发明的另外一个目的是提供一种轮胎的加强结构，这种结构自身使得很容易地进行机械制造。

根据本项发明，轮胎至少具有一个胎体，该胎体锚定在轮胎的趋向胎缘底部的每一侧上，胎缘的底面将安装在轮圈座上，每个胎缘都向上延伸至侧壁，侧壁在其顶部与踏面相接，胎体包括相互相邻设置的胎体帘布线部分，在侧壁的上部形成了在侧壁中向下延伸的单一的周向层面的胎体帘布线部分，所述胎体通过至少一排周向的帘布线锚定在所述的胎缘上，这种轮胎的特征是从侧壁的顶部至胎缘的底部，所述的层面被分解成至少两排轴向相间的周向层面，所述轮胎的特征还在于设置在胎缘中的所有的周向的帘布线位于所述胎体帘布线的各层面之间，和/或轴向地设置在它们的单独一侧，所述轮胎的特征还在于胎体由连续的胎体帘布线构成，胎缘的每一个层面的所有胎体帘布线都两两地连接在一起，在最靠近胎缘底部的半径处形成了一种回线。

在本技术说明书中，所谓的“帘布线”总的说来既指单纤维又指多纤维，或者象被覆线(cables)、搓合线(twists)式的组件，或任何类型的相当的组件，无论这些帘布线是什么材料及进行何种处理，例如表面处理或涂层或尺寸预处理，都是为了提高和橡胶的粘着性能。当胎体帘布线按90°进行设置时，胎体就被说成是径向的，但是，根据传统的术语，按接近90°的角度进行设置时，胎体也被说成是径向的。

周向的帘布线尤其是不与径向的帘布线直接接触。轮胎应该承受足够的应力，为了保证在胎体帘布线部分与周向的帘布线之间具有良好的传力性能，在周向的帘布线和与之相邻的胎体帘布线的层面之间插入了一层高弹性模量的橡胶，也就是说，肖氏硬度SHA大于70的橡胶材料。

众所周知，在现行的技术水平中，胎体的各排帘布线都绕一条胎缘线而翻起。该胎缘线就到了锚定胎体的作用，也就是说，它吸收了在膨胀压力的作用下胎体帘布线中所产生的张力。这里所述的设置起到了锚定胎体的作用。

在现行的技术中，人们还知道，胎缘线自身也进一步保证了把胎缘夹紧在轮圈中的作用。这里所述的设置也能够保证足够的夹紧。

虽然未说明，本发明能够在所述结构的一侧和/或另一侧增加其他的元件，该元件也是胎体的一部分或者是锚定的一部分，正象将要进行说明的变种一样。类似地是，本发明可以使用多排同种的胎体帘布线，甚至可以把不同种类的胎体帘布线附加在本发明的胎体帘布线上。所有的详细的说明将在下文给出，请参照附图进行阅读：

图1是根据本发明的一个径向截面图，本质地图示了轮胎的侧壁和胎缘；

图2是一个透视图，图示了加强帘布线的布置；

图3是一个径向截面图，图示了本发明的第二个实施例。

各图图示了轮胎的各个熟知的部件，本发明更尤其关心的轮胎的各已知部件被命名为侧壁1和胎缘2。胎体的加强由胎体帘布线部分而完成，这里，胎体帘布线在侧壁1中径向地延伸。

在最简单的实施例中，如图1和图2所示，布置在胎缘中的周向帘布线组件位于胎体帘布线的各层面(31，32)之间的实体中。进一步说，这不是必须地具有上述的特征，因为仅有一个单一的胎体：胎缘中的胎体帘布线的每一个层面31和32都来自侧壁1中的同一层面3。换言之，胎体帘布线布置在侧壁中的仅有的一层内。

帘布线3形成了相邻的并列的回线。通过把帘布线布置成为回线，就避免了所有的断头，断头会形成太多的中断。事实上，加强帘布线总体上是被覆线；被覆线的端头，即切口处，具有卷边，在卷边中所有的单纤维相互之间都不相连。这就在轮胎中形成了破裂的起点。当帘布线是纤维材料时，它们可进行尺寸处理以保证与橡胶之间的良好粘着性能。不幸的是，在被覆线被切断之后，在每个被覆线的端头就不能保证预定的尺寸了，结果，在切口处，的确有没有粘接好的橡胶，从而，在胎缘中就留下了破裂起点的危险。根据这里所述的布置方法，这类的缺点就不必担心了。

通过在帘布线往返之间设置回线，可以看到，胎体成为了“单一帘布线”式，也就是说，胎体由单一的帘布线构成，而不是由尽可能长的在胎体中径向布置的弓形帘布线构成，为了形成一排，帘布线都要事先压制好。当然，胎体也可不由完整的单一的帘布线制成。然而，根据本发明，建议仅使用少量的帘布线并且把帘布线的起始点或者说端头设置在踏面处，而不是设置在胎缘里。

在图1至图3中可以看到，在每个侧壁1中都形成了单一的周向层面3，周向层面3往来复去形成了并列的帘布线部分，胎体帘布线以这样的方式进行布置，就是从侧壁1至胎缘2的底部，胎体帘布线分解成两排周向层面的径向帘布线31和32或33和34，每对帘布线逐步轴向地相互远离。

胎体帘布线部分尤其是以这样的方式布置的，就是说，两个相邻的胎体帘布线部分来自不同的胎缘2的层面。换言之，在侧壁中帘布线交替地来自胎缘2的每个层面31和32，或33和34。

本发明的这些实施例尤其令人感兴趣，因为在轮胎的侧壁中仅有一个单一的周向层面的帘布线部分(也就是说，单一层的帘布线)。这使得侧壁具有很大的柔性：如此的加强结构所提供的从弯曲的侧壁到轮胎的踏面中的刚度小于、甚至远远小于在目前采用的结构中具有两排帘布线的刚度、在高应力轮胎中采用多排帘布线的刚度、或者采用低耐久性帘布线的刚度。

这就导致了一种交错的排列，这在图2这个透视图中可以清楚地看到。两个层面被一排周向的帘布线分开，每个层面和该周向的帘布线之间还插入了一层橡胶5，这使得有可能浸透帘布线，并且保证胎缘的完美粘合，同时保持层面31和32轴向地相互分离。这种帘布线的分布具有良好的橡胶浸透性能，可完成帘布线以及它们的回线部分的最佳定位。单一层面开始分解成数个层面的高度可进行调节。通过这种方法，弯曲刚度可很好地逐步提高。

当然，在胎缘中可以提供两个以上的周向层面的帘布线，这些帘布线轴向地逐步分离，但都来源于同一个侧壁的层面。

在各种情况下，胎缘的每个层面的帘布线在数量上被分成两部分、或两部分以上，这要与侧壁中的层面的帘布线数量相比而定，胎缘的层面都来源于侧壁，这一点很重要，因为在胎缘的水平上半径较小，与在侧壁中相比仅有更少的空间来容纳层面的帘布线。

本发明使得有可能采用更加密集的帘布线。换言之，由于本发明，胎体帘布线的数量增多了，有必要开辟分流附加帘布线的去处，因为在胎缘中缺少容纳所有帘布线的空间。

在接近胎缘2的过程中，胎体帘布线被分成两个或两个以上的周向层面，这些周向的层面逐渐地相互远离。当然，单一的层面分解成数个层面的高度可以通过把橡胶插入至一个选择的高度进行调节，这层橡胶可能通过周向的帘布线而得到了加强，它在所述各层面之间径向地尽可能地上升高度。

为了保证胎体的最佳锚定，研制了一种分层的复合胎缘。在胎缘2中，周向的帘布线61设置在胎体帘布线的各层面31和32之间。周向帘布线可设置在各图所示的某一排里，或设置在数个相邻的各排里，或设置在各部件里，或任何审慎的布置里，这要根据轮胎的类型而定。胎体帘布线的每个层面在设置周向帘布线61的一侧有横向的边界，就是一层肖氏硬度SHA大于70的橡胶材料层5，以保证帘布线之间的连接。

层5可以在硫化橡胶状态的轮胎中得到，因为橡胶沉淀出来的唯一目的是制造所述的层5，或者是因为为了得到绕组61，和/或也许是为了形成胎体，已采用的帘布线已经充分地涂上了橡胶层，所以，在模铸之后刚刚描述的层5就出现了。

为周向的各排帘布线而采用的帘布线以具有黄铜涂层的金属线为好。在各排帘布线61中，帘布线本质上是同心的和叠置的。至于得到所述各排帘布线的方式，逐渐增大直径的帘布线环可以是一个放置在另一个的顶部，或者作为例子，帘布线的几个圆周可以缠绕在一起。

为了保证浸透胎体帘布线3或浸透形成各排帘布线61的帘布线绕组，没有必要特意地和专门地填加橡胶材料。用和形成橡胶层5相同种类的材料也可以保证在同一排帘布线之间、在不同排的帘布线之间起到压制和粘接作用。

当采用橡胶层5时，就其疲劳强度而言试验结果是非常有趣的，橡胶材料5本身含有一种合成弹性体人造氯丁橡胶(SBR)，或者和聚丁二烯搅拌在一起，所述SBR的玻璃态化温度(Tg)在-70℃和-30℃之间，所述聚丁二烯的Tg值在-40℃和-10℃之间，所述的一种或多种合成弹性体在弹性体总重量中的总的比例至少为40％，以和天然橡胶相当。Tg的数值可通过不同的温度分析方法进行测量。

推荐采用的是固溶SBR。例如，采用的混合物含有50％的Tg值为-48℃的固溶SBR，含有50％的天然橡胶(NR)，还有加强填料和树脂以获得理想的肖氏硬度SHA。

为了使橡胶层5和用作各排帘布线61的具有黄铜涂层的金属线之间获得良好的粘接性、和胎体的纤维帘布线3之间也获得良好的粘接性，为了保证这种粘接在高温下有良好的持久性，所述橡胶层5含有大量的硫磺，并且按准确调节好的比例采用了增加粘接性的添加剂(例如金属盐钴和镍)。例如，使用占弹性体总重量5％至8％的硫磺和占弹性体总重量0.2％的钴。

为了保证最佳地吸收在膨胀压力的作用下在胎体帘布线中所产生的张力，理想的情况是所述回线应该径向地设置在一个高度上，该高度低于相邻周向的各排帘布线的最低部分。

胎体帘布线3经过踏面内部从轮胎的一侧胎缘2至另一侧胎缘之间往复布置为好；这样帘布线从一侧胎缘至另一侧胎缘之间是连续的。在轮胎踏面的内部，不同的结构加强方法都不脱离本发明的部分。应当明确地指出，可以包括各种适当的加强方法，例如，帘布线可按与保证三角带强度的方法相同的方式进行布置。另外，刚度很大的橡胶材料当然也可以用在胎缘中，采用的型号与在传统的轮胎中的胎缘线的填料相同。这种材料可设置在胎体加强结构的一侧和/或另一侧。

从图3中可以看出，本发明所实施的加强包括两个胎体C1和C2。它们的锚定由两套结构保证，其中的一套结构和另一套结构之间互为镜像。在每个情况下，都有一套结构与上述的变种相类似，在其某一侧，已经轴向地附加了一排周向的帘布线63和64。相邻的层面(32，33)属于不同的胎体，在胎缘2中相邻的层面(32，33)通过一层填料(8)而相互分离，填料(8)不是周向的帘布线。

为了保证在与轮圈的接触区域和赤道线之间的上述逐渐过度，即在与轮圈的接触区域之上和在赤道线之下的上述逐渐过度，在胎体两侧的橡胶部件应该满足关系式：

其中，E_i和E_j是径向模量，e_i和e_j是每个橡胶部件″i″和″j″的厚度，″i″和″j″分别对应胎体帘布线的各层面组件的外部70和内部71。当在轮胎中有数个胎体的层面3时，尤其是在侧壁中，仅有最外侧的帘布线的外侧和最内侧的帘布线的内侧上的部件可分别被考虑用于该公式中。

当所采用的所有的部件的模量都是相当的时，就意味着建议胎体应尽可能多地通过侧壁的内部。在侧壁的内部也可以采用软一些的橡胶成分(也就是说采用模量更小的橡胶成分)。这就保证了在轮胎的寿命和其所提供的舒适性方面得到良好的折中。

应当看到，所提出的加强结构允许刚度在侧壁和胎缘之间逐渐地变化。这种结构给轮胎设计者以巨大的范围去调节刚度及其变化，方法是简单地改变周向帘布线的布置密度、可行地改变胎缘中的胎体帘布线的周向层面的数量、改变帘布线的性质。

这种复合结构使得有可能获得胎缘在其轮圈上的良好支撑面，同时体积小并且最佳地使用了所采用的材料。

所提出的结构是无中断的加强结构，这对改善轮胎的寿命是非常有利的，也意外地导致了轮胎的更大的舒适性。

为了尽可能精确地使加强帘布线定位，在刚性的支撑上制造轮胎是非常有优点的，例如一刚性的内腔形状的插入核心。轮胎的所有部件都直接设置在其最终位置上，按其最终结构所要求的顺序布置在该核心上，在制造过程中的任何时刻都不需进行形状处理。在这种情况下，轮胎可按在美国第4895692号专利中所述的方式进行模铸和硫化。

Claims (10)

1.一种轮胎，包括至少一个胎体，该胎体锚定在轮胎上的朝向胎缘(2)底部的每一侧上，胎缘的底面(20)将安装在轮圈座上，每个胎缘都向上延伸至侧壁(1)，侧壁(1)在其顶部与胎面相接，胎体包括相互相邻设置的胎体帘布线部分，在侧壁的上部形成了在侧壁(1)中向下延伸的单一的胎体帘布线部分的周向层面(3)，所述胎体通过至少一排(61或62)周向的帘布线锚定在所述的胎缘(2)上，这种轮胎的特征是从侧壁的顶部至胎缘的底部，所述的层面(3)被分解成了至少两个轴向相间的周向层面(31，32)；所述轮胎的特征还在于胎缘中布置的所有周向的帘布线位于所述的各胎体帘布线的层面(31，32)之间，和/或轴向地布置在它们的一侧；所述轮胎的特征还在于胎体由连续的胎体帘布线(3)构成，胎缘(2)的每一个层面(31，32)的所有胎体帘布线都两两地连接在一起，在最靠近胎缘底部(20)的半径处形成了一种回线(30)。

2.如权利要求1所述的轮胎，其特征在于，在胎缘中布置的所有的周向帘布线位于在所述的胎体帘布线的各层面(31，32)之间的实体中。

3.如权利要求1或2所述的轮胎，其特征在于，在周向的帘布线和相对应的胎体帘布线的层面之间插入了一层(5)肖氏硬度SHA大于70的橡胶材料。

4.如权利要求1所述的轮胎，其特征在于，所述的回线(30)径向地设置在比相邻的一排或几排周向的帘布线的最低部分还要低的位置上。

5.如权利要求1至4的任何一项所述的轮胎，其特征在于，它包括两个胎体(C1，C2)，在胎缘(2)中的各胎体的相邻的层面(32，33)被一层填料(8)而相互分离开，填料(8)不属于周向的帘布线。

6.如权利要求1所述的轮胎，其特征在于，在位于与轮圈的接触区域之上和在轮胎的赤道线之下的侧壁部分，在胎体帘布线各层面组件的相对的两侧橡胶部件应该满足关系式：

其中，E_i和E_j是径向模量，e_i和e_j是每个橡胶部件″i″和″j″的厚度，″i″和″j″分别对应胎体帘布线的各层面组件的外部和内部。

7.如权利要求3所述的轮胎，其特征在于，橡胶材料层(5)含有一种合成弹性体人造氯丁橡胶(SBR)，其玻璃态化温度(Tg)值在-70℃和-30℃之间，  在弹性体总重量中的总的比例至少为40％。

8.如权利要求7所述的轮胎，其特征在于，人造氯丁橡胶(SBR)和聚丁二烯(PB)搅拌在一起，聚丁二烯(PB)的玻璃态化温度(Tg)值在-40℃和-10℃之间，合成弹性体人造氯丁橡胶(SBR)和聚丁二烯(PB)在弹性体总重量中的总的比例至少为40％。

9.如权利要求7或8所述的轮胎，其特征在于，所采用的人造氯丁橡胶(SBR)是固溶性的。

10.如权利要求7所述的轮胎，其特征在于，所述材料层(5)的硫磺含量在弹性体总重量中所占的比例在5％至8％之间，所述材料包括增加粘接性的添加剂。

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