CN1098777C - 具有改进的骨架加固物的充气轮胎 - Google Patents

Abstract

一种充气轮胎，其中用于骨架加固的丝线是这样的，它在位于骨架的悬挂区域和侧体之间的部分，与至少一个在轴向外侧的具有高弹性模量的连接橡胶层相接触，并且与一种在轴向内侧以及侧体中的具有较低弹性模量的连接橡胶层相接触。

Description

具有改进的骨架加固物的充气轮胎

技术领域

本发明涉及充气轮胎的侧体和轮缘，特别是涉及与锚固在轮缘中的骨架的加固丝线相接触的连接橡胶。

背景技术

充气轮胎的轮缘包含刚度很高的部分，使之可以满足与轮辋相接触以及使该骨架锚固的功能。特别是与轮辋的小钩子的接触，应该使得在滚动过程中有最小的滑动量，因而减少靠着轮辋部位的磨损问题。相反地，侧体是很柔软的。避免轮缘和侧体之间的刚性的剧烈变化、特别是保证充气轮胎的良好的寿命是很重要的。人们可能因此认为，轮缘可包括两个部分，一个是悬挂区域，其壁设定为在辐射状的表面上要与轮辋的座和小钩子相接触；另一个是邻近侧体的过渡区域。在轮辋的悬挂区域内，也设置有骨架锚固的装置。

EP0582196号专利提供了一种充气轮胎，它包含经由两侧体和两轮缘而得以延长的滚动带，并且一个骨架用一个环形加固件锚固在两个轮缘中，骨架是由丝线组成的，这些丝线以相邻的方式设置，在圆周上直线对准，并且与轮缘的悬挂区域中的至少一个具有很高弹性模量的连接橡胶层相接触，该轮缘的悬挂区域中包含环形的加固件。在充气轮胎内，轮缘的悬挂区域的环形加固件由圆周上的丝线的支柱以及位于骨架的加固丝线和具有很高弹性模量的连接橡胶层的支柱之间的插入物构成。

这种充气轮胎骨架的锚固形式的一个优点是，可以避免在骨架的回转末端产生的刚性的剧烈变化，骨架的悬挂区域和侧体之间的刚性变化同样也能有很大的改善。

发明内容

本发明的目的在于提供一种充气轮胎，其中轮缘和侧体的结构得到了进一步的改善，从而提高了轮胎的质量和性能，但是不增加其制造的复杂性。

由此人们理解“丝线”一词，它正如单丝，由多根丝线构成，或象缆绳一样聚集在一起拈转成股，或并不需要具有相同的聚集形式、以及采用什么材料和对丝线进行怎样的处理，诸如表面的处理或涂防护层或预涂胶以利于附在橡胶上。

人们把“连接橡胶层”理解为一种加固的覆层，它使得橡胶混合物与覆层的加固的丝线相接触，该覆层粘于这些丝线上，并填满相邻丝线间的空隙。在日常的工业实践中，为了提供轮胎骨架的覆层，人们利用同样性能的连接橡胶构成充气轮胎的不同区域。

我们这样理解丝线和连接橡胶层之间“接触”，即至少在丝线外周的一部分上与连接橡胶构成的橡胶混合物紧密接触。

人们这样称谓“侧体”，它是位于顶端和轮缘之间的具有较小的挠曲刚度的充气轮胎的一部分。所谓“侧体混合物”，是一种橡胶混合物，位于骨架的加固丝线和其中的连接橡胶的轴向外侧，该混合物具有低的弹性模量。除骨架之外，该侧体通常没有别的加固物。

所谓“轮缘”是与侧体在辐射线方向的内侧相邻的充气轮胎部分。人们可以将一个轮缘分为两个部分，一个“悬挂区域”，具有内侧辐射形壁和轴向外侧壁，是供在充气轮胎使用期间轮辋座及小钩子接触的，另外在辐射线的外侧还包括一个邻接于侧体的“过渡区域”。在悬挂区域内，还设置有用于锚固骨架的装置，该装置通常是环式加固件，可能是一种钢丝芯子、丝线的圆周支架或其它装置。

轮缘的过渡区域形成一个位于悬挂区域和侧体之间的中间部分，其挠曲刚度随着向侧体的接近而逐渐减小。该部分特别包括称为“充填物”的填塞的橡胶。传统的方法是，在该轮缘上过渡区域内有一中侧体混合物，它组成一个更外层的保护，用于抵抗机械和外界环境的侵害。我们使得轮缘的过渡区域和侧体之间的边界对应于充填物的幅射状的外侧的边界。轮缘过渡区域和悬挂区域之间的边界，对应于轮辋的小钩子径向辐射形条的高度，轮辋的小钩子的辐射形条的上面用于安装充气轮胎。然而，当环形加固件超过这种径向边界时，我们使得轮胎过渡区域和悬挂区域之间的边界对应于用于锚固骨架的环形加固件的径向外侧边界。

对于橡胶混合物的“弹性模量”，人们理解拉伸模量是在环境温度下使单向拉伸变形达到10％的数量级的情况下获得的。

按照本发明的充气轮胎，包括通过两侧体和两轮缘而延长的滚动带，轮缘有一个悬挂区域和一个过渡区域，同样在两轮缘中锚固有一个骨架，上述骨架由丝线构成。这种充气轮胎的特征在于，在轮缘的上述过渡区域的至少一部分中，在轴向上朝向充气轮胎的外部设置的骨架的加固丝线，在朝向充气轮胎的外部的侧面，与一连接橡胶层相接触，该连接橡胶层具有不低于6MPa的高的弹性模量，并且，在轴向上朝向充气轮胎的内部设置的骨架的加固丝线，在朝向充气轮胎的内部的侧面，与一连接橡胶层相接触，该连接橡胶层具有比所述高的弹性模量低的弹性模量，并且在上述侧体的至少一部分中，在轴向上朝向充气轮胎的外部设置的骨架的加固丝线，在丝线的朝向充气轮胎的外部的侧面上，与具有较所述高的弹性模量而言低的弹性模量的一连接橡胶层相接触。

更好一些的是，具有高的弹性模量的连接橡胶层，有这样一种弹性模量，它能够从中等升到很高。

上面的高弹性模量的连接橡胶层位于轮缘的沿轴向从充气轮胎外侧面向骨架的加固丝线过渡的区域内，它具有一个优点，即可与这些加固丝线接合，以取得一种整体的高的轮周刚度。这种高的刚度可以在滚动期间限制极端情况下轮缘外壁与轮辋的小钩子之间的滑动，并且不会使骨架的加固丝线的内侧面的轮缘的耐久性减少，应该说，此处连接橡胶层承受着很大的径向拉伸应力。结果，使得充气轮胎在受力方面也有明显的获益。

按照本发明的一种优选实施方式，至少在轮缘的过渡区域的一部分中，与沿轴向更加趋近充气轮胎的外部的骨架的加固丝线相接触的连接橡胶层，由至少一种充填混合物组成，该充填混合物沿轴向在外部邻近这些加固丝线。

对于加入充填混合物，这种解决办法带来一种对加固丝线相连接的橡胶层进行补充的作用。减少该混合物的多样性，可以简化充气轮胎的生产过程，但是由于采用了希望的结构，对其良好的性能不会造成损害。

有利的方面是，其侧面的丝线趋向该充气轮胎的外部的与骨架加固丝线相接触的连接橡胶层，由两种不同弹性模量的充填混合物中的至少一种构成，并且沿轴向邻近这些加固丝线的外部，具有较低弹性模量的充填混合物和加固丝线之间的接触区域相对于具有较高弹性模量的充填混合物与加固丝线之间的接触区域沿轴向外侧移动。

具有较低弹性模量并且邻近于骨架的加固丝线外部的充填混合物，可能具有中等的或高的弹性模量。具有较高弹性模量并且邻近于骨架的加固丝线的外部的充填混合物可能具有高的或很高的弹性模量。

附图说明

下面结合各附图，进一步说明本发明：

图1表示根据本发明的充气轮胎的轮缘和侧体的横剖面的一部分；

图2表示图1的充气轮胎的一种变化方案；

图3表示本发明的充气轮胎的第二种设计模型；

图4表示图3的充气轮胎的一种变化方案；

图5表示图3的充气轮胎的第二种变化方案；

图6表示图3的充气轮胎的第三种变化方案；

图7表示图3的充气轮胎的第四种变化方案。

具体实施方式

在图1中表示了本发明的充气轮胎的轮缘和侧体的一部分横剖面示意图。该充气轮胎包含侧体1，它邻近于轮缘2。轮缘2包含悬挂区域3和邻近侧体1的过渡区域4。悬挂区域包含一根钢丝芯子5，在其周围则锚固着骨架6。骨架6的加固丝线形成围绕钢丝芯子5的圆环，这使轮缘骨架不必再按传统的回转设计。这样的一种骨架特别能够按专利EP0243851所公布的说明中得到实现。悬挂区域3和过渡区域4当中的边界特别明显地对应于轮辋的小钩子径向的高度，充气轮胎可设置其上以供安装。标号7对应于混合物组件，它设置在充气轮胎的整个内壁上，在这些组件中通常有不透气的充填物，它被称为“内橡胶”。然后是骨架6的加固丝线的第一层连接橡胶8，该橡胶层8相对于骨架6在内部轴向设置，在整个侧体和过渡区域上伸展，直至悬挂区域内从钢丝芯子5沿辐射线向上方的A点，明显到了悬挂区域和过渡区域的边界，该橡胶层8具有一种低弹性模量。骨架6的加固丝线然后在内部轴向地与高弹性模量的橡胶混合物9相接触。连接橡胶层8和9之间的接触点A总是在滚动时受变化的应力影响后伸展辐度最小的区域。根据本发明，A点和轮缘2的悬挂区域3下壁面之间的辐射线距离总是小于用来接纳根据本发明的充气轮胎的轮辋的小钩子的半径高度。

在骨架6的轴向外侧有一层低弹性模量的连接橡胶层10，它伸展在整个侧体1上。然后是一个高弹性模量的连接橡胶层11，它在轮缘2的整个过渡区域4中延伸。在相对于连接橡胶层10的沿轴向的外侧，有一种低弹性模量的侧体12。在相对于连接橡胶层11的沿轴向的外侧，有一种高弹性模量的充填混合物13。点B把侧体1和轮缘2的过渡区域4分隔开来，该点B显著地对应于沿辐射线方向的混合物13的终止点。这种结构可使得轮缘和侧体之间的刚性非常均匀地逐步地增加，从而它使充气轮胎的这一部分的寿命大大增加。在过渡区域4和轮缘2的悬挂区域3沿着辐射线方向的下部有一种中等弹性模量的混合物14，后者适用于与轮辋的小钩子和座相接触。这种混合物通常地特别适用于产生一种极良好的抗磨损的能力，而这种磨损是由与轮辋的小钩子和座的接触引起的。

图2表示图1的充气轮胎的另一种实施方案，在该方案中，人们看到其中骨架6的加固丝线的连接橡胶层由侧体12的沿轴向的内侧部分与充填物13组成，因而骨架6的沿轴向外侧就没有特别的连接橡胶层。这种结构能使骨架6的加固丝线通过混合物12和13在轮胎加热的过程中很好地浸渍，同时又能保持轮缘的过渡区域4的纵向地良好地刚度性能。这种结构还有一种优点，即可减少充气轮胎制造过程中放置橡胶混合物的层数，以降低制造成本。

在图1和图2所示的第一实施方式中，低弹性模量的混合物的弹性模量低于6MPa，其最佳值是在2和5MPa之间。高弹性模量的混合物的弹性模量在12和25Mpa之间。橡胶层9和11也具有一种很高的弹性模量，高达25MPa甚至30MPa以上。

按图3表示，根据本发明的充气轮胎的另一种实施方式，其结构与专利EP0582196所描述的结构相近似。在这个充气轮胎中，骨架26通过环形丝线的支柱27、28以及这些支柱与具有很高弹性模量的连接橡胶层29的骨架26的加固支柱之间的插入物而锚固在轮缘22的悬挂区域23内。这些橡胶的弹性模量高于25MPa，最好高于30MPa。这样的一种骨架特别是可以按专利EP0580055公开的内容制造。在轮缘22的悬挂区域23中的骨架26的加固丝线的连接橡胶层是由很高的弹性模量的混合物29所构成的。在过渡区域24和轮缘22的悬挂区域23的辐射状线的下部，有一种中等弹性模量的混合物35，作为与轮辋的小钩子和座相接触的部位。这种混合物是专为抗磨损而设计的。

在轴向内侧，在A点处，是具很高弹性模量的连接橡胶层29的径向外侧的边界，与前面类似，接着就是低弹性模量的连接橡胶层30，它在整个轮胎的过渡区域24沿辐射线方向延伸并在全部侧体21上。

从径向外部的侧面起，在C点处，具有很高弹性模量的连接橡胶层29的径向的外部的边界，人们看到，与前面相类似，接着是具有高或中等弹性模量的一种连接橡胶层31，它沿径向在轮缘的全部过渡区域24上伸展，直到点B，由这里开始侧体21。具有中等或低的弹性模量的橡胶层31和32之间边界，它优选地的位于B处，但是也可以超过一些，其量级为几个毫米。在本发明的其它设计的模式中，这种边界也能够位于显著的更低的径向位置。在侧体21以内，连接橡胶层32由一种中等或低的弹性模量的混合物构成。在这个例子中，高弹性模量的橡胶层31具有在12和25MPa之间的一种弹性模量。橡胶层32具有低于6MPa的弹性模量，其最佳值处于2到5MPA之间(低弹性模量)，或具有在6到12MPa之间的弹性模量(中等弹性模量)。像这样，橡胶层31具有中等弹性模量，橡胶层32可以具有低弹性模量，并且至此根据这种情况橡胶层31具有高弹性模量，橡胶层32可具有中等或低弹性模量。

在本实际例中，点A和C位于轮缘22的过渡区域24的内部。有一些情况下，也可将它们设置在悬挂区域23和过渡区域24之间，或设置在轮缘22的悬挂区域23中。

图4表示图3的充气轮胎的另一种实施方案，在这里，沿轴向外部趋向于骨架26的加固丝线的连接橡胶层，由低弹性模量的侧体的混合物33以及高弹性模量的充填物34构成。与前述相同，这个变化方案在方便充气轮胎的生产方面是极为有利的。

从充气轮胎185/65×14的试验中，得出结论，在轮缘的过渡区域中，将趋向于充气轮胎轴向外部的骨架的加固丝线的外侧的低弹性模量的连接橡胶层替换为如在图1至4中所说明的高弹性模量的连接橡胶层，则使得充气轮胎的纵向及横向刚度增加10％。

图5表示图4的充气轮胎设计的第二种方案。骨架的加固丝线26是，从悬挂区域直到侧体上，在朝向充气轮胎外部的侧面，与具有很高弹性模量的第一混合物29、然后是具有具有高弹性模量的第二充填物56(从C到D)、然后是具有中等弹性模量的第二填充物55(从D到B)、以及最后在侧体的区域中与具有低弹性模量的混合物侧体33依序地接触。加强丝线与具有不同弹性模量的两种充填物之间的接触区域中，与高弹性模量的填充物(从C到D)之间的接触区域沿辐射线方向向更趋向于轮缘的悬挂区域的方向移动。这个方案具有一种优点，即可以使得充气轮胎的过渡区域的性挠曲刚度的逐步减小得到改善，再有，与前述相同，由于构成轮胎所用的部件减少，有利于提高生产效率。

图6表示根据本发明的充气轮胎的另一个方案，它与图5的方案很接近。这种充气轮胎的轮缘与图5给出的很相似。这两种充气轮胎的区别在于，在侧体内，设置一种中等或低的弹性模量的连接橡胶层32，它与朝向充气轮胎的外部一侧的骨架26的加固丝线相接触。这个连接橡胶层32会覆盖第二充填物55的外部径向尽头B，第二充填物55承载着邻近侧体的过渡区域中的连接橡胶。

这个实施方式与前面报告的简化方案相似，都是介绍了有利于充气轮胎生产的模式，它能够相应地显现一种优点，即包含一种与侧体在同一水平面的连接橡胶层，它在骨架加固丝线的外侧面分布着，以提高成本为代价，而能保护侧体混合物不受臭氧和氧的侵蚀，这些臭氧或氧通常会在侧体混合物中出现。这种解决办法也能够在必要的情况下，使之黏着在骨架加固丝线表面上。

从这些关于轮缘的耐久性的试验，即在充气加载荷力与压力的作用之下的直线滚动测试，在充气轮胎185/65×14上完成，并且试验是针对图5和6表示的实施方案的进行的。经过比较以证明这些充气轮胎能够使用低弹性模量的连接橡胶层于骨架丝线的轴向外侧，以及，在整个轮缘和侧体的过渡区域的上面。人们已经了解到，与图5和6的方案相应的充气轮胎能够增加3到4个耐用度因数。

图7表示图6所示的充气轮胎的另一种实现方式。在这个实现方式中，充填物55沿具有低的弹性模量的连接橡胶层32的轴向外部取到最端部，该连接橡胶层32与侧体中的朝向充气轮胎外部的骨架26的加固丝线相接触。其结果是，在这个实施方式中，低弹性模量的连接橡胶层沿径向内部的边界限被设置在点E上，它在轮缘的过渡区域中，在实际应用中是在侧体和轮缘过渡区域之间的边界处。在其它实施方式中，这个分界点E也可以安排在点D上，甚至正好在D和C之间的中央点上。

为了实现本发明的各种充气轮胎，对制造厂家极为有利的是利用一种内部空腔结构形式而得到很大的刚性。在核心上面，根据制造者对于最终结构的要求，使得充气轮胎的全部零件，可以直接安装到其最终的位置上，不必遭受结构上协调问题的困扰。这样的制造能够特别地利用发明EP0264600公开的内容使橡胶安装到位。该充气轮胎可以根据专利US4895692所公开的方式浇铸和硫化。

本发明的充气轮胎可以包括一种骨架，它包括一锚固在轮胎的两个轮缘中的加固丝线的直线对准的周缘，在骨架的加强丝线的情况中，骨架的加固丝线是沿径向外部与和前述相同的连接橡胶层相接触。这些充气轮胎能得到一种锚固在两个轮缘内的加固丝线的周缘对准得更好的骨架。在这种情况中，不管是单件的还是组合好的，周缘对准的加固丝线不用在事先予以调整就可以与沿径向在充气轮胎的外部或内部的前述的连接橡胶层相接触。

Claims (12)

1、一种充气轮胎，包含一个通过两侧体(1，21)和两个轮缘(2，22)延长的滚动带，每个轮缘(2，22)有一个悬挂区域(3，23)和一个过渡区域(4，24)，一个骨架(6，26)锚固在两个轮缘之中，上述骨架(6，26)基本上由加固丝线所组成，其特性在于，在轮缘(2，22)的上述过渡区域(4，24)的至少一部分中，在轴向上朝向充气轮胎的外部设置的骨架的加固丝线，在朝向充气轮胎的外部的侧面，与一连接橡胶层相接触，该连接橡胶层具有不低于6MPa的高的弹性模量，并且，在轴向上朝向充气轮胎的内部设置的骨架的加固丝线，在朝向充气轮胎的内部的侧面，与一连接橡胶层(8，30)相接触，该连接橡胶层(8，30)具有比所述高的弹性模量低的弹性模量，并且在上述侧体(1，21)的至少一部分中，在轴向上朝向充气轮胎的外部设置的骨架的加固丝线，在丝线的朝向充气轮胎的外部的侧面上，与具有较所述高的弹性模量而言低的弹性模量的一连接橡胶层相接触。

2、按照权利要求1所述的充气轮胎，其特征在于，所述具有高的弹性模量的连接橡胶层的弹性模量在6-12MPa之间。

3、按照权利要求1所述的充气轮胎，其特征在于，所述具有高的弹性模量的连接橡胶层的弹性模量在12-25MPa之间。

4、按照权利要求1所述的充气轮胎，其特征在于，所述具有高的弹性模量的连接橡胶层的弹性模量大于25MPa。

5、按照权利要求1至4中任何一项所述的充气轮胎，其特征在于，至少在轮缘的过渡区域的一部分中，与骨架加固丝线相接触的连接橡胶层被沿轴向趋向于充气轮胎的外侧设置着，朝向充气轮胎的外侧的丝线的侧面，由至少一种与该加固丝线在轴向外侧相邻近的充填混合物(13，34，55，56)构成。

6、按照权利要求5所述的充气轮胎，其特征在于，在轮缘的过渡区域的至少一部分中，与轮缘的其侧面朝向充气轮胎的外侧的加固丝线相接触的连接橡胶层，是由至少两种具有不同弹性模量的充填混合物(55，56)构成的，而且沿轴向从外部邻近于这些加固丝线，具有较低弹性模量的充填混合物(55)和加固丝线之间的接触区域相对于具有较高弹性模量的充填混合物(56)和加固丝线之间的接触区域沿辐射线方向向外移动。

7、按照权利要求6所述的充气轮胎，其特征在于，在外侧靠近骨架的加固丝线的充填混合物(55)的弹性模量在6-12MPa之间。

8、按照权利要求6或7所述的充气轮胎，其特征在于，在外侧靠近骨架的加固丝线的充填混合物(56)的弹性模量在12-25MPa之间。

9、按照权利要求6或7所述的充气轮胎，其特征在于，在外侧靠近骨架的加固丝线的充填混合物(56)的弹性模量大于25MPa。

10、按照权利要求1至9中任何一项所述的充气轮胎，其特征在于，与骨架(6，26)的加固丝线相接触的连接橡胶层，设置在沿轴向趋向于充气轮胎的外侧处并在侧体的至少一部分中，并具有小于6Mpa的弹性模量。

11、按照权利要求1，3-9中任何一项所述的充气轮胎，其特征在于，与骨架(6，26)的加固丝线相接触的连接橡胶层，设置在沿轴向趋向于充气轮胎的外侧处并在侧体的至少一部分中，并具有在6-12MPa之间的弹性模量。

12、按照权利要求1至11中任何一项所述的充气轮胎，其特征在于，与骨架的加固丝线相接触的连接橡胶层，设置在沿轴向趋向于充气轮胎的外侧处并在侧体的至少一部分中，它由在外侧邻近于骨架的加固丝线的几个部分的侧体的混合物(12，33)构成。

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