CN1056346C - 轮胎帘布层的固定 - Google Patents

Abstract

轮胎的帘布层由互相相邻布置的帘线段组成，从而在胎壁中形成沿圆周排列的单排帘布。胎边由圆周走向帘布层加强。在胎边中，该帘布层分成轴向相间距、为圆周走向帘布层隔开、沿圆周排列的二排帘布排，肖氏硬度大于70的橡胶坯料插入其中。

Description

轮胎帘布层的固定

本发明涉及轮胎，特别涉及轮胎胎壁和胎边中加强帘线的布置，它还涉及胎边帘线的固定。

轮胎帘布加强层现时由一般为径向的一层或多层帘布构成，它们在胎边中围住一根或多根胎边加强钢丝。胎边用来把轮胎紧固到轮辋上。如此构成的胎边具有极大刚度。

人们希望，胎边的刚度在胎边沿径向向上移向胎壁时能确保逐渐变化。但在现有技术中，很难确保胎壁和胎边之间的刚度渐渐变化。胎壁必须具有很大挠性，而另一方面，胎边必须具有很大刚度。布置在轮胎这一部分的加强层事实上总是必然具有不连续性：在帘布层卷起部分的径向上端处，毫无过渡就进入一个脱离该帘布层卷起部分的区域，该区域的刚度因此必定减小。这里特别要指出，“径向向上”或“径向上部”指的是朝向半径更大处。

对于径向帘布层，现有技术中已存在使消除围住胎边加强钢丝的卷起部分成为可能的其它设计原理。例如，美国专利3,072,171就提出消除帘布层的卷起部分而在胎体径向帘线旁布置圆周走向帘线。但在这一现有结构中，很难确保把该径向帘线足够牢固地固定到圆周向帘线上，因此该建议实际上从未被采用。

本发明的目的是提供一种布置加强帘线的新方式，从而确保轮胎胎壁的挠曲刚度在接近胎边时尽可能逐渐变动，同时又能固定大量帘线。

本发明的另一个目的是提供一种容易进行机械制造的轮胎加强结构。

在按照本发明的轮胎中，轮胎的两边各固定有至少一帘布层，它通向胎边底部，该胎边的基部将安装在轮辋座上，每一胎边向上伸展而连至一胎壁，两胎壁在顶部与胎面相连，该帘布层体由互相相邻布置的帘线段构成，并在该胎壁上部沿圆周排列成一向胎壁下部伸展的单排帘线段，所述帘布层用圆周走向帘线固定在所述胎边中，其特征在于，在从胎壁顶部沿径向移向胎边底部的过程中，所述单排帘线段分为轴向相间距、沿圆周排列、且为填料部相隔的至少二排帘线段。在本说明书中，“段”一词一般既指单丝纤维，也指多丝纤维，或指缆绳、绞股绳之类的组件，而不管这些帘线所使用的材料和处理方式，例如为了提高它们在橡胶上的粘结度而进行的表面处理、涂层或尺寸预制。“段”一间并非指由沿合适路径布置的单根、连续帘线制成的单帘线帘布层，一段帘线指的是专门切下的一段帘线。一般帘线有两个切边，在本发明中，两切边中的至少一个切边布置在胎边中靠近胎边基部处。所谓径向帘布层指的是该帘布层的帘线布置成90°角，但也可按通常术语的用法，指布置成接近90°角。

在本发明的胎边中，在从胎壁移向胎边过程中，该帘布层分配到一填料部的两侧，而该填料部可包含圆周走向帘线。为了把充气造成的力大致均匀分配到各帘线段上，胎边中所述每排帘线旁最好在横向上配置至少一层圆周走向帘布。

对于承受很大应力的轮胎，为了确保力量在帘线段与圆周走向帘布间的良好传导，可在圆周走向帘布与每排帘布之间夹以高弹性模量的橡胶，也即肖氏硬度大于70的橡胶坯料。这样，圆周走向帘布就不直接接触径向帘布。

在现有技术中，帘布层围绕一胎边加强钢丝而卷起。因此该胎边加强钢丝起到固定该帘布层的作用，也就是说，它承受充气压力作用在帘布层上的张力。本发明提出的布置也能起到固定该帘布层的作用。

此外，在现有技术中，胎边加强钢丝还起到把胎边夹紧到其轮辋上的作用。本发明提出的布置也能确保充分的夹紧作用。

不用说，在本发明的使用中，也可在所提供结构的一侧和/或另一侧添加其它元件，这些元件也形成一部分帘布层或用来固定该结构，如另一些实施例所示。同样，在本发明的使用中，也可复合同一类帘布层，甚至在本发明帘布层上复合不同型式的帘布层。在下面参照附图的说明中将给出制造轮胎的所有细节。

图1为本发明轮胎的胎壁和胎边的径向剖面示意图；

图2为示意加强帘布的布置的透视图；

图3为本发明第二实施例的径向剖面图。

图1和图2表示第一实施例。从图1和图2中可看到本发明尤为关心的轮胎的各已知部件，即胎壁1和胎边2。帘布加强层由胎壁中的径向帘线段3构成。

从图1到图3可看到，在每一胎壁1中，帘线段3沿圆周排列成一单排帘线段30，并且从胎壁开始为了到达胎边2的基部，该帘布层为在轴向上逐渐分离、沿圆周排列的两排帘布31、32。

该帘线段最好布置成这样：在胎壁中，相邻两段帘线来自胎边2的不同帘布排。换句话说，来自胎边的帘布排31和32的帘线在胎壁中发生交替。

这就导致可从图2透视图中清楚看到的交错排列。两排帘布31和32为一填料件隔开，从而可以逐渐提高挠曲刚度。而且，胎边中每排的帘线数为胎壁帘布排的帘线数除以二。这一布置极端重要，因为随着在胎边处半径的减小，可用来容纳排成一排的帘线的空间也比胎壁中少。本发明使得使用更大密度的帘线成为可能。换句话说，本发明增大了帘线数，而原先若要超过该数目，必须另外增加一层帘布，因为胎边中缺乏容纳所有这些帘线的空间。

本发明还可以用橡胶注满帘线并确保胎边的充分凝聚，因为帘线的这种分配有利于所有帘线段的正确定位。

当然，在胎边中沿轴向互相分离的、排列在圆周上的帘线排也可超过二排，它们都要来自于胎壁中的同一排帘线。此时，胎边中每一排的帘线数为胎壁该排的帘线数除以一个大于二的数。

这种实施例与图3所示实施例一样，特别重要，因为在轮胎胎壁1中，排列在圆周上的帘线段为单排(即单层帘布)。这种性质使胎壁具有很大挠性：具有如此加强结构的轮胎胎壁的挠曲刚度小到足以防止轮胎发生碎裂，这一刚度远低于现有的两帘布层结构，即现有技术在大应力轮胎中，或是增加帘线数或是使用耐久性低的帘线。

为了确保帘布层获得良好的固定，使用了分层合成胎边。在胎边2中，在胎边的每一帘布排31、32的轴向两侧，配置了至少一层圆周走向的帘布61、62和63，而中间夹以肖氏硬度大于70的一层橡胶坯料5。

在硫化轮胎中即能获得橡胶层5，因为在组装该轮胎时，橡胶的注入目的仅在于形成所述层5的橡胶，或者因为，为了获得帘布绕组61、62、63以及/或者可能的话，为了形成帘布层，所使用的帘线已涂上充足的橡胶，因此在模压后即形成上述橡胶层5。

圆周走向的帘布层所使用的帘线最好是涂黄钢的金属丝。在各帘布层61、62、63中，各帘线大致同心且层叠在一起。至于形成所述帘布层的方式，可以把一圈圈直径逐渐增大的帘线圈依次一个放在另一个顶上而形成，也可以由帘线绕成几圈而成。

若橡胶层5使用只含有合成丁苯橡胶高弹性(SBRelastomer)或者是混有聚丁二烯的坯料，对疲劳强度所作的实验得出了重大结果，所述丁苯橡胶的玻璃化温度(Tg)在-70℃到-30℃之间，所述聚丁二烯的玻璃化温度(Tg)在-40℃到-10℃之间，所述合成高弹体的总比例为高弹体总重的至少40％，从而与天然橡胶取得平衡，所述玻璃化温度使用差热分析进行测量。

最好使用丁苯橡胶溶液。例如，可使用含有50％的玻璃化温度为-48℃的丁苯橡胶溶液和50％天然橡胶的混合物，再加上加强填料和树脂，以便获得所需肖氏硬度。

为了在橡胶层5与帘布层61和62的涂黄铜金属丝之间以及与帘布层的纺织品帘线3之间获得良好粘接，为了确保该粘接在高温下的耐久性，所述橡胶层5含有大量的硫，并且使用了比例经仔细调节的用来提高粘性的添加剂(例如钴或镍的金属盐)。例如，使用了占高弹体总重量的5％-8％的硫以及占高弹体总重量的0.2％的钴。

不必添加专门配制或仅仅为了确保注入帘布层或注入帘布层61或62的帘线绕组的橡胶坯料，把用于配制橡胶层5同类的坯料在模压时注入，就能确保同一层帘布的帘线段之间以及不同帘布层之间的混练和粘接。

为了保证良好地承受充气压力作用下出现在帘布层上的张力，该帘布层的径向最低端最好沿径向布置在相邻圆周走向帘布层的最低部分的下方。

帘线3最好从一胎边通过胎面下方连到另一胎边。轮胎此结构中在胎面下方的不同加强装置不属本发明的范围。在这里只需指出，它们可以使用任何合适的加强方法，例如把帘布布置成确保获得一三角皮带状。此外，胎边当然可以使用刚度很大的橡胶坯料，就象在通常轮胎的胎边加强钢丝上用作胎边填料的那类橡胶坯料。

图3表示本发明另一实施例。在胎边2中，加上了圆周走向帘线绕组63和64。各帘布之间只有薄层橡胶，也就是说，其厚度不大于帘布绕组或帘布排的帘线的直径。模压后即能获得这些薄橡胶层，因为在组装轮胎时，为获得帘布层64和65以及可能的话还有帘布层61、62和63，已绕制好涂胶帘线。

必要时，为了加强胎边，可复合圆周线绕组相邻层。把诸如61、64或63、65之类的若干相邻帘布层组合在一起，再加上其它可能的帘布层，就能形成某种帘线包。显然，也可用与大体为径向帘布层不同的方式布置所有这些帘线，只要帘线组件占据大致相等的径向剖面。

从图3中还可看到，沿径向向上在胎壁1的位于赤道线下方的部位上有圆周走向的帘线绕组66。这样就可以使充气径向帘布层的自然平衡形式具有不同形状，从而在轮胎充气后能很好控制轮胎的形状和刚度。当然也可在胎壁和胎边中或在它们的内表面上使用不同特性的帘线。当然，这种布置可使用于任何所述实施例。

圆周走向帘线的密度在胎壁部1最好比在胎边部2中小。密度的变化最好是逐渐的，以便确保轮胎的胎边与胎壁之间的过渡层可能是逐渐的。同样，各沿圆周绕制的帘布层，例如帘布层61、62、63，可终止在径向顶部密度较小的区域。

为了确保轮辋着合区与赤道线之间的尽可能逐渐的过渡，在轮辋着合区上方、赤道线下方位于帘布层两侧的橡胶部件满足下列关系： $\frac{\underset{i}{\mathrm{\Σ}}{E}_i{e}_i\left(\mathrm{ext}\right)}{\underset{j}{\mathrm{\Σ}}{E}_j{e}_j\left(\mathrm{int}\right)}\≥3$ 其中，Ei或Ej为径向上的杨氏弹性模量，ei或ej分别为帘线排组件的外侧70和内侧71上橡胶部件“i”或“j”的厚度。若轮胎这一部分具有好几个帘线排，应用这一公式时只分别参考最外层帘线外侧和最里层帘线内侧上的橡胶部件即可。

若所使用的所有橡胶部件的该模量相差无几，就意味着可以让帘布层尽可能通过胎壁内侧。胎壁内侧也可使用更柔软的橡胶部件(即模量低的橡胶部件)。这就可确保在轮胎寿命和轮胎所提供的舒适性之间取得平衡。

可以看到，本发明所提供的加强结构可使胎壁和胎边之间的刚度逐渐过渡，这一结构调节这一刚度及其过渡方面为轮胎设计者提供了很大的自由，这只是改变圆周走向帘布的密度，以及可能的话，胎边中排列在圆周上的帘布排的排数以及帘线的特性即可。

这种复合结构可使胎边很好地与其轮辋着合，同时显得轻巧，并最佳地使用材料。

本发明提供的结构使加强层消除了不连续性，而这非常有利于提高轮胎使用寿命，并且，意想不到的是，还提高了轮胎的舒适性。

为了加强帘布层尽可能精确地定位，在一个刚性支撑物，比方说在一个具有轮胎内部空腔形状的刚性型芯上制造该轮胎是极为有利的，直接置于其最佳位置上的所有轮胎部件以形成最终结构的次序被加于该型芯上，而在制造中的任何时刻都不再改变形状。此时，可用美国专利4,895,692所述方式模压并硫化该轮胎。

Claims (13)

1、一种轮胎，包括固定在该轮胎两边朝向胎边(2)底部的至少一个帘布层，该胎边的基部用来着合到轮辋座上，每一胎边向上连至胎壁(1)，两胎壁(1)在顶部与胎面相连，该帘布层由互相相邻的帘线段构成，并在胎壁上部形成沿圆周排列、向胎壁(1)下方伸展的单排帘线段(3)，所述帘布层用圆周走向的帘线固定在所述胎边(2)中，其特征在于，在沿径向从胎壁顶部移向胎边底部时，所述单排帘线段(3)分为至少二排轴向相间距、沿圆周排列且为填料部隔开的帘线段(31、32)。

2、按权利要求1所述的轮胎，其特征在于，胎边的所述每一排帘线段(31，32)两侧的横向上至少配置一圆周走向帘布层(61，63或62)。

3、按权利要求1所述的轮胎，其特征在于，肖氏硬度大于70的一层橡胶坯料(5)插入在圆周走向帘布和每排帘布之间。

4、按权利要求1或3所述的轮胎，其特征在于，至少一层圆周走向帘布(61，62和62，63)沿轴向布置在胎边中帘线排(31，32)的相对两侧。

5、按权利要求1所述的轮胎，其特征在于，帘布层的径向最下端沿径向布置在相邻圆周帘布层最下部底下。

6、按权利要求1所述的轮胎，其特征在于，在胎壁中轮辋着合区紧上方、赤道线下方的部位，位于帘线排组件两侧的橡胶部件满足如下关系：其中，Ei或Ej为径向上的弹性模量，ei或ej分别为帘线排组件外侧和内侧上橡胶部件“i”或“j”的厚度。

7、如权利要求3所述的轮胎，其特征在于，橡胶坯料层(5)为含有合成丁苯橡胶高弹体的坯料，该高弹体的玻璃化温度Tg在-70℃到-30℃之间，其比例至少占高弹体总重的40％。

8、按权利要求7所述的轮胎，其特征在于，丁苯橡胶与Tg在-40℃到-10℃之间的聚丁二烯混合使用，丁苯橡胶和聚丁二烯的合成高弹体占高弹体总重的至少40％。

9、按权利要求7或8所述的轮胎，其特征在于，所述的丁苯橡胶为溶液。

10、按权利要求7所述的轮胎，其特征在于，所述橡胶层(5)所用坯料的硫含量占高弹体总重的5％-8％，并且，所述坯料含有用来提高粘性的添加剂。

11、按权利要求1所述的轮胎，其特征在于，胎边中布置有多层相邻的圆周走向帘布。

12、按权利要求1所述的轮胎，其特征在于，该轮胎在胎壁(1)中位于赤道线下方的部位中有一层圆周走向帘布(66)。

13、按权利要求11所述的轮胎，其特征在于，圆周走向帘布的密度在胎壁(1)中要比在胎边(2)中小。